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印度洋海平面变化特征研究

作　者: 周娟
导　师: 李培良
学　校: 中国海洋大学
专　业: 流体力学
关键词: 印度洋海平面变化比容海平面变化数值模拟
分类号: P731.23
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

海平面变化影响着人类的生活,在全球变暖、海平面上升的背景下,研究海平面变化,掌握其变化规律,对人类社会和自然都有着深远的意义。本文利用PSMSL验潮站资料,AVSIO海平面异常数据及SODA温、盐资料,研究了印度洋海平面变化特征及规律。利用HYCOM海洋模式模拟了印度洋1979-2008年海表高度变化。验潮站的观测资料显示印度洋海平面是上升的,三个记录时间最长站点,即印度半岛西北部的Mumbai站、孟加拉湾西部的Vishakhapatnan站及澳大利亚沿岸的Fremantle站海平面上升率分别为0.73mm/yr,0.99mm/yr及1.45mm/yr。1979-2008年,14个验潮站的平均上升率为2.1mm/yr;1993-2008年,28个验潮站的平均上升率为1.8mm/yr。气压能引起2-3cm左右的海平面变化,印度洋海平面变化大多受季节周期以内信号的控制,季节变化能占据60%以上的海平面变化。除具有显著的半年和季节变化周期外,各站点还具有2-3年及6年左右的年际变化;根据小波分析结果Mumbai站具有15年的年代际变化,而Fremantle站具有10年周期的年代际变化。1993-2008年,卫星高度计资料所得到的海平面平均上升速率为2.35mm/yr,这比由验潮站所得结果略高,平均方差为6.36cm,低于验潮站所得方差,这是由于验潮站资料反应的是局地变化,受当地气象条件影响较大,而高度计资料反映了整个印度洋的平均变化。比容海平面的方差与上升率分别为7.9cm和0.79mm/yr,其中由于热膨胀导致的海平面方差及上升率分别为8.5cm和0.73mm/yr。印度洋海平面EOF分析前三个模态的方差总贡献为26%,其中第一和第三模态均为季节性变化模态,第一模态的最低值出现在8月,最高值出现在12月或次年1月。第二模态最低值出现在3-4月,最高值出现在10-11月。第二模态为ENSO模态。比容海平面前三模态的累计方差贡献为37.4%。比容海平面EOF第一模态为ENSO模态,其时间系数滞后两个月时,与ENSO相关系数可达到-0.66,而其时间系数滞后一个月时与海平面EOF2的时间系数相关性则高达0.85。比容海平面的第二、三模态均为季节性模态,同时又受ENSO影响;比容海平面第二模态和海平面第三模态呈正相关,当前者时间系数超前后者的时间系数1个月时,两者相关性高达0.82;比容海平面第三模态还存在更长周期的年代际震荡,1994-2001年比容海平面呈现出上升趋势,而2002年后比容海平面又开始下降。HYCOM的模拟结果的温度、盐度、海表流场及海表高度能基本反映现实中印度洋相应海洋要素的分布特征。1979-2008年,模拟得到的印度洋平均方差为18cm,平均上升率为7.71mm/yr均大于高度计和验潮站资料所得到的结果。海平面纬向平均方差和上升速率总体都体现出从南至北逐渐上升的趋势。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-12
1 前言  12-21
  1.1 海平面变化研究的意义  12-13
  1.2 海平面变化的研究进展  13-17
    1.2.1 海平面变化影响因素和机制的研究  13-16
    1.2.2 海平面上升率的研究  16-17
  1.3 印度洋海平面变化规律的研究  17-20
    1.3.1 印度洋海平面的季节、年际变化及年代际研究  17-18
    1.3.2 印度洋海平面的影响因素及机制分析  18-20
  1.4 本文内容  20-21
2 数据来源和处理方法  21-27
  2.1 数据来源  21-22
    2.1.1 PSMSL 的验潮站资料  21
    2.1.2 AVISO 高度计数据  21
    2.1.3 SODA 温、盐资料  21-22
  2.2 分析方法及模式介绍  22-27
    2.2.1 比容高度计算方法  22-23
    2.2.2 HYCOM 模式介绍  23-27
3 验潮站数据分析结果  27-35
  3.1 站点分布  27-29
  3.2 海平面时空变化特征  29-34
    3.2.1 各站点的方差分布特征  29-31
    3.2.2 主要震荡周期分析  31-33
    3.2.3 沿岸海平面长期变化趋势  33-34
  3.3 小结  34-35
4 由卫星高度计数据所得到的分析结果  35-51
  4.1 季节性变化特征  35-37
  4.2 海平面时空分布特征  37-50
    4.2.1 海平面方差分布  37-40
    4.2.2 主要震荡周期分析  40-42
    4.2.3 时空变化特征  42-48
    4.2.4 海平面长期变化趋势  48-50
  4.3 小结  50-51
5 比容海平面变化分析  51-63
  5.1 比容海平面的时空变化特征  51-62
    5.1.1 比容海平面变化的方差分布  51-53
    5.1.2 比容海平面的时空分布  53-59
    5.1.3 比容海平面的长期变化趋势  59-61
    5.1.4 比容海平面和海平面的相关性分析  61-62
  5.2 小结  62-63
6 本文 HYCOM 模式设置及模拟结果的检验和分析  63-80
  6.1 模式设置  63-65
    6.1.1 空间网格设置  63-64
    6.1.2 初始场及强迫场  64
    6.1.3 垂直混合方案  64-65
  6.2 模式结果验证  65-75
    6.2.1 表层流场  65-67
    6.2.2 表层温度  67-70
    6.2.3 海表盐度  70-73
    6.2.4 海表高度  73-75
  6.3 模拟的海平面结果分析  75-80
    6.3.1 模拟海平面方差变化  75-77
    6.3.2 模拟海平面的长期变化趋势  77-78
    6.3.3 模拟的比容海平面变化  78-80
7 结论  80-82
  7.1 由验潮站资料所得到的印度洋海平面变化特征  80
  7.2 卫星高度计海平面和比容海平面变化  80-81
  7.3 模拟所得到的海平面变化  81-82
参考文献  82-90
致谢  90-91
个人简历  91
在学期间发表的学术论文  91

印度洋海平面变化特征研究

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