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吕宋海峡水交换的季节性变化研究

作　者: 赵伟
导　师: 侯一筠
学　校: 中国科学院研究生院（海洋研究所）
专　业: 物理海洋学
关键词: 吕宋海峡水交换黑潮涡旋卫星高度计
分类号: P731.2
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
下　载: 202次
引　用: 2次
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内容摘要

本文共分五部分。第一部分是研究概述;第二部分回顾了吕宋海峡水交换的观测目标及观测手段;第三部分分析了2005年10月吕宋海峡现场观测资料以及卫星高度计,卫星跟踪漂流浮标资料;第四部分用较高分辨率的POM模式模拟了吕宋海峡流场的季节变化并进行了相关数值实验;第五部分探讨了吕宋海峡附近涡旋与黑潮主轴的相互作用。通过分析现场观测资料,并结合同一时期卫星高度计观测海平面高度距平和辐射计观测到的海表面温度,推测了2005年10月间吕宋海峡上层地转流场分布;分析卫星高度距平的数据发现在1992年10月-2005年5月间共发生了49次涡旋脱离现象。综合17年的卫星跟踪漂流数据发现,经过黑潮区域共计浮标193个,只有8个进入南海,时间在10月至来年3月间。我们认为这8个浮标是由于黑潮挟带至吕宋海峡被吕宋岛西北冷涡(NWLCE)俘获而深入南海的。模式结果显示吕宋海峡净流量季节变化明显。黑潮入侵吕宋海峡后在南海北部形成反气旋式涡旋,而涡旋的存在造成了当地海水较强的垂向运动。吕宋海峡断面(120.75°E)流场结构大体上南进北出,入流、出流纬度随季节变化会发生南北移动。500m以上,冬春季有明显的黑潮分支进入南海,而在夏秋季黑潮南海分支消失或者较弱。数值实验的结果发现:Mindoro海峡对于调节南海和太平洋的水量平衡起着至关重要的作用。吕宋海峡输运量年变化主要由太平洋海盆风场所决定,南海季风对吕宋海峡水交换的季节变化起重要作用。模式分辨率越细,经吕宋海峡进入南海的净流量越少。卫星遥感海平面高度距平场显示,黑潮两侧的涡旋会与黑潮主轴发生作用。为此,利用一层半约化重力模式,采用理想风场,涡旋用一个经验台风公式生成。我们发现西边界流两侧的涡旋均会对西边界流产生影响。尤其在西边界流以西存在反气旋涡旋的时候,其与西边界流的作用过程与现实中吕宋海峡黑潮流环脱离的过程相似。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第一章引言  10-20
  1.1 吕宋海峡水交换的方式  11-14
    1.1.1 上层水交换的主要方式-黑潮入侵  11-13
    1.1.2 吕宋海峡中下层水交换的主要方式  13-14
  1.2 吕宋海峡水交换流量和流速的季节变化  14-15
  1.3 影响吕宋海峡水交换的机制研究  15-18
    1.3.1 风场的强迫作用  16-17
    1.3.2 吕宋岛以东黑潮流量  17
    1.3.3 地形的影响  17
    1.3.4 其他因素的影响  17-18
  1.4 存在问题  18
  1.5 本文拟研究的内容  18-20
第二章吕宋海峡现场观测目标及观测手段  20-33
  2.1 观测目标  21-23
    2.1.1 南海水团与太平洋水团的差异  21-22
    2.1.2 流速的观测  22-23
  2.2 观测手段  23-31
    2.2.1 现场观测  23-24
    2.2.2 其他观测手段  24-31
  2.3 吕宋海峡黑潮流套结构现场观测构想  31
    2.3.1 观测时间的选取  31
    2.3.2 观测断面的设置  31
    2.3.3 观测仪器  31
  2.4 小结  31-33
第三章吕宋海峡水交换的现场观测及卫星高度计资料分析  33-48
  3.1 吕宋海峡水交换的现场观测  33-40
    3.1.1 观测站位  33
    3.1.2 T-S 图  33-34
    3.1.3 根据水团性质判断吕宋海峡水交换  34-36
    3.1.4 吕宋海峡断面动力计算  36-37
    3.1.5 观测期间高度计观测结果  37-38
    3.1.6 观测期间卫星辐射计资料  38-39
    3.1.7 观测期间吕宋海峡上层流场推测  39-40
  3.2 卫星高度计资料分析吕宋海峡流环分离现象  40-44
    3.2.1 资料简介  40
    3.2.2 分析方法  40-41
    3.2.3 分析结果  41-44
  3.3 卫星跟踪漂流浮标资料观测  44-46
  3.4 小结  46-48
第四章.吕宋海峡水交换的数值模拟研究  48-74
  4.1 POM 模式简介  49-52
    4.1.1 POM 模式特征  49-50
    4.1.2 POM 模式控制方程  50-52
  4.2 模式设置  52-54
  4.3 模拟结果  54-58
    4.3.1 年平均流函数  54-55
    4.3.2 几个主要断面的流量  55-57
    4.3.3 海表面高度异常（SSHA）  57-58
  4.4 吕宋海峡流场的季节变化  58-66
    4.4.1 水平流场  58-60
    4.4.2 北纬21.5°N 断面垂直流速的季节变化  60-61
    4.4.3 吕宋海峡断面(120.75°E)流场季节变化  61-62
    4.4.4 吕宋海峡垂向流场结构  62-64
    4.4.5 120.75°E 断面变号深度与上下层流量的季节变化  64-66
  4.5 数值试验  66-72
    4.5.1 试验设置  66-67
    4.5.2 依次关闭南海与外部联系主要通道对吕宋海峡流量的影响  67-68
    4.5.3 风场影响  68-71
    4.5.4 模式分辨率作用  71-72
  4.6 结果与讨论  72-74
第五章黑潮与中尺度涡旋相互作用研究  74-97
  5.1 引言  74
  5.2 背景知识  74-78
    5.2.1 中尺度涡的作用  74-75
    5.2.2 中尺度涡的产生机制  75-76
    5.2.3 有关中尺度涡的研究概述  76-77
    5.2.4 有关中尺度涡与黑潮主轴相互作用的研究概述  77-78
  5.3 一个气旋式涡旋与黑潮主轴作用的实例  78-83
    5.3.1 观测期间的涡旋  78-79
    5.3.2 观测期间黑潮与涡旋的相互作用  79-81
    5.3.3 现场观测断面  81-83
  5.4 一个反气旋式涡旋于黑潮相互作用的实例  83-84
  5.5 黑潮与涡旋相互作用的数值模拟研究  84-95
    5.5.1 模式简介及模式设置  85
    5.5.2 涡旋的产生  85-86
    5.5.3 风驱动方式  86-88
    5.5.4 模拟结果  88-95
  5.6 小结  95-97
第六章结论与展望  97-99
参考文献  99-112
致谢  112

吕宋海峡水交换的季节性变化研究

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