黄海冷水团环流与近惯性振荡的特征与机制研究
文献类型:学位论文
作者 | 胡义波![]() |
答辩日期 | 2024-05 |
文献子类 | 博士 |
授予单位 | 中国科学院大学 |
授予地点 | 中国科学院海洋研究所 |
导师 | 于非 |
关键词 | 黄海冷水团 黄海冷水团环流 锋面 温跃层 近惯性振荡 |
英文摘要 | 黄海冷水团是黄海夏季最典型的水文现象之一。黄海冷水团以其侧向锋面和顶部温跃层为界与近岸暖水和表层暖水分离。锋面和跃层作为高度活跃的界面,在海洋生物地球化学循环中起着重要作用,并涉及复杂动力学和营养输运等过程。本论文基于观测和数值模拟,探究了黄海冷水团环流在温度锋面驱动下呈现出的独特三维结构及其季节演变特征,并解释了其动力机制;同时,本文研究了黄海强层结背景下的风生近惯性振荡特征,包括其垂直结构和时空演变特征,进一步分析了黄海近惯性振荡对台风响应的动力机制。本文形成的主要结论如下: (1)黄海冷水团环流是沿锋面海盆尺度的气旋式环流。夏季黄海冷水团环流的流核位于锋面与温跃层的交界处,在秋季黄海西岸的冷水团环流核心上移到表层。锋面的生消过程直接影响黄海冷水团环流的季节演变特征。随着锋面强度的演变,黄海冷水团环流在春季生成、夏季成熟、秋季衰弱和冬季消失。黄海冷水团环流速度在夏季最大,可达0.2 m/s,在整个海盆上示踪粒子的月平均输运距离可达150 km,夏季的平均流量可达0.15 Sv。随着锋面位置的演变,黄海冷水团环流向黄海中部收缩。在秋季冷水团环流随着锋面向深水区移动,流量增加,可达0.25 Sv。 (2)黄海冷水团环流在海盆尺度上是地转的,压强梯度力驱动了黄海冷水团环流。海平面倾斜导致的正压梯度决定了环流的方向,锋面处的正压项最大导致冷水团环流出现在锋面海区。锋面产生的斜压梯度塑造了黄海冷水团环流的垂向结构。在地形陡峭处,潮流与地形和层结相互作用产生的潮余流会影响冷水团环流的强度和垂直结构。 (3)台风“苏迪罗”在黄海激发的近惯性速度可达0.15 m/s,占总动能的30%,且可以维持10天以上。在垂直方向近惯性振荡以正负反相位的一阶斜压模态为主,在最大层结上下存在两个速度峰值。通过能量收支计算,一阶模态能量主要来源于风能输入,高阶模态能量主要与底摩擦做功有关。一阶模态导致在温跃层内产生剪切峰值,但强层结抑制了剪切不稳定的发生。高阶模态导致在温跃层底部产生剪切的次峰值,此处层结较弱,易引发剪切不稳定。 (4)在水平方向上近惯性动能在陆坡处出现最大值,在近岸由于底摩擦导致近惯性能量向更小尺度能量串级。在混合层,近惯性能量与风能输入有关。为了满足跨陆架流量守恒,混合层下方的近惯性流速与表层近惯性流速和水深有关。近惯性能量在强分层的夏季最强,在层结减弱的冬季最弱。随着层结的加深,混合层内近惯性流速逐渐减弱,近惯性振荡正负反相位的分界深度逐渐加深。 (5)将传统的两层模型改进为四层(上混合层、温跃层、底混合层和边界层)模型来解释黄海近惯性振荡的动力机制。在风强迫阶段,上混合层的近惯性能量是由风能输入的,温跃层抑制了近惯性能量的继续下传。同时风强迫导致海水在海岸处堆积。在松弛阶段,堆积的海水在地转调整的过程中以正压波的形式离岸传播,激发了下层反相位的近惯性振荡。在温跃层内,由速度剪切产生的对流项平衡了部分压强梯度力扰动,导致近惯性流减小。而在底边界层内,粘性项平衡了部分压强梯度力扰动,导致近惯性流减小。所以在上混合层和下混合层内出现反相位的近惯性流速峰值。而潮汐通过影响底边界层的混合来影响近惯性振荡的大小和垂直结构。 |
语种 | 中文 |
源URL | [http://ir.qdio.ac.cn/handle/337002/185276] ![]() |
专题 | 海洋研究所_海洋环流与波动重点实验室 |
推荐引用方式 GB/T 7714 | 胡义波. 黄海冷水团环流与近惯性振荡的特征与机制研究[D]. 中国科学院海洋研究所. 中国科学院大学. 2024. |
入库方式: OAI收割
来源:海洋研究所
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