大洋中尺度涡旋与源区黑潮的相互作用研究

论文摘要

黑潮是西北太平洋一支高温、高盐、高流速的西边界流,它起源于菲律宾以东海域,沿吕宋岛、台湾东岸、东海大陆架外缘流动,并穿越吐噶喇海峡返回太平洋。其中吕宋岛至台湾岛这段西边界流命名为源区黑潮。源区黑潮在流经吕宋海峡以东时,由于失去岸界支撑会发生形变,并通过吕宋海峡与南海环流体系进行质量、动量和能量的交换,并影响着南海的环流特征。因此研究黑潮通过吕宋海峡入侵南海的关键动力过程和机制,对我们国家的军事、生产、环境等具有十分重大的意义,一直是国内外海洋学家关注的焦点。本文利用高度计资料和涡旋精度的高分辨率数值模式(OFES)输出结果分析了南海东北部和吕宋海峡东侧海域的上层环流特征,并独立建立1.5层浅水约化重力模式下的理想模型,分析了黑潮从吕宋海峡入侵南海的非线性特征和西传的大洋中尺度涡旋与黑潮在吕宋海峡处的相互作用。对高度计资料和模式结果资料分析的结果表明季风是影响南海北部上层环流的主要因素,黑潮以各种方式入侵南海也是影响南海北部环流特征的重要组成部分。通过数值模拟,我们得到在不同的参数下,黑潮入侵南海会存在稳定态、分叉、周期解等非线性特征,对应着黑潮南海流套、分离流环、无入侵等多种流态。通过讨论大洋中尺度涡旋与黑潮在吕宋海峡处的相互作用,发现涡旋在西传遇到黑潮后基本局地耗散或随黑潮继续向北移动,但当黑潮较弱时,涡旋可能将大洋中的能量通过吕宋海峡传入南海。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 研究背景及研究意义
• 1.2 黑潮入侵南海的研究进展
• 1.2.1 黑潮入侵南海的的方式研究
• 1.2.2 黑潮两侧的中尺度涡旋研究
• 1.2.3 黑潮入侵南海的动力机制研究
• 1.3 本文研究的内容
• 第二章 西北太平洋及南海北部海面高度场的时空变化特征
• 2.1 前言
• 2.2 研究资料介绍
• 2.2.1 高度计资料
• 2.2.2 高分辨率全球数值模式
• 2.2.3 研究区域两种资料的海平面高度距平结果比较
• 2.3 南海北部上层环流的季节变化特征
• 2.3.1 EOF 方法介绍及数据处理
• 2.3.2 高度计结果分析
• 2.3.3 OFES 模式结果分析
• 2.3.4 讨论分析
• 2.4 小结
• 第三章 黑潮入侵吕宋海峡的非线性特征
• 3.1 引言
• 3.2 数值模式的建立
• 3.2.1 模式方程介绍
• 3.2.2 模式差分方案
• 3.2.3 模式区域和参数设置
• 3.3 数值模拟结果
• 3.3.1 线性模式的结果
• 3.3.2 风应力参数（西边界流强度）的影响
• 3.3.3 侧摩擦系数的影响
• 3.3.4 讨论分析
• 3.4 小结
• 第四章 黑潮与其东侧涡旋的相互作用研究
• 4.1 研究背景
• 4.2 利用高度计资料研究中尺度涡旋与黑潮的相互作用
• 4.2.1 反气旋涡旋与黑潮作用的观测实例
• 4.2.2 气旋涡旋与黑潮作用的观测实例
• 4.2.3 讨论分析
• 4.3 数值模拟研究方法
• 4.4 反气旋式涡旋与西边界流相互作用的数值试验
• 4.4.1 线性模式下反气旋式涡旋与西边界流的相互作用
• 4.4.2 反气旋式涡旋与套状西边界流的相互作用
• 4.4.3 反气旋式涡旋与流套分离流环状西边界流的相互作用
• 4.4.4 反气旋式涡旋与无入侵状西边界流的相互作用
• 4.5 气旋式涡旋与黑潮的相互作用的数值试验
• 4.5.1 线性模式下气旋式涡旋与西边界流的相互作用
• 4.5.2 气旋式涡旋与套状西边界流的相互作用
• 4.5.3 气旋式涡旋与流套分离流环状西边界流的相互作用
• 4.5.4 气旋式涡旋与无入侵状状西边界流的相互作用
• 4.6 小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢