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台风强化下南海西北部近惯性内波观测与数值模拟研究

文献类型:学位论文

作者张哲洋
答辩日期2024-05-09
授予单位中国科学院深海科学与工程研究所
授予地点中国科学院深海科学与工程研究所
导师谢强 ; 徐洪周
关键词近惯性内波 台风 能量传播 底部强化 西沙海槽
学位名称理学硕士
学位专业物理海洋学
英文摘要

本文旨在深入研究不同台风期间,南海西北部西沙海域近惯性内波的生成与传播的动力学特征。通过分析2022年五次连续台风期间的全水深海流潜标(M1-M4)观测资料,结合包括中国气象局(China Meteorological AdministrationCMA)台风最佳路径资料、2018年世界海洋图集(World Ocean Atlas 2018WOA18)秋季平均温盐数据、欧洲中期天气预报中心(European Center for Medium-Range Weather Forecasts ECMWF)全球气候第五代大气再分析数据集(ECMWF Reanalysis v5ERA5)海表面10米风速等多种数据源,本研究主要分析近惯性内波在该海域的垂向分布、生成与传播特征及其受复杂地形的影响。研究结果表明,台风强迫期间近惯性内波的生成和传播受到多种动力过程的共同作用,包括风强迫、局地波-波相互作用、中尺度涡旋以及海底地形的调制作用。这些机制在不同水深和不同台风事件中表现出多样性和复杂性。特别是在西沙海槽这一特殊地形区域,近惯性内波的传播路径和能量分布受到显著影响,不同坡度斜坡地形的存在导致了近惯性内波在特定地形下的强化现象,这一现象在海槽内外的传播中表现出明显的差异。通过分析台风“暹芭”、“木兰”、“马鞍”、“奥鹿”和“纳沙”五次台风过程中近惯性内波的垂向分布特征,研究发现,台风“纳沙”引发的近惯性内波在M1潜标(西沙海槽)至M4潜标(西沙陆坡)位置的能量均传播到了底部,显示出台风强度和距离与近惯性内波能量分布存在密切关系。特别是在M4潜标处,由于台风“纳沙”近距离通过,观测到近惯性能量的显著增强,最大值达到28.8 J/m-3 ,表明台风距离对近惯性内波的生成具有显著影响。

通过三维波射线追踪和模态分解,进一步揭示了近惯性内波在南海西北部的传播路径和能量分布特征。结果显示,近惯性内波主要向西南传播,在海槽内部的复杂地形区域,近惯性内波能量能够向下传播至更深层,并在近底部位发生显著强化。通过对五次台风过程对比分析,发现这一强化现象与台风中心到潜标的水平距离密切相关,且地形坡度是调控近惯性内波垂向传播和底部强化的主要原因。分析发现在台风“奥鹿”和“纳沙”期间,近惯性内波在西沙海槽南部斜坡的三个坡折处(斜率分别为 1 2 3)发生了显著的强化,其中 2处(斜率最大)的强化最为明显。特别是在台风“纳沙”期间,近惯性内波在 2处的能量通量达到最大(0.74 mWm-2),表明地形坡度是影响近惯性内波近底强化的关键因子。该发现对于理解近惯性内波在陡峭地形下的生成与传播机制具有重要意义。

此外,本研究还利用Princeton Ocean ModelPOM)数值模型模拟了2014年个例台风“威马逊”对西沙海槽内外近惯性内波传播的影响。模拟结果显示,海槽内部的复杂地形使得近惯性内波在海槽内部的传播深度较海槽外开阔海域更深。在海槽内部近惯性流速的最大值达到了0.22m/s,而在海槽外最大值仅为0.08m/s。这一结果重现了地形对近惯性内波垂向传播和近底强化的调控作用。

语种中文
源URL[http://ir.idsse.ac.cn/handle/183446/11090]  
专题深海科学研究部_海洋环流观测与数值模拟研究室
作者单位中国科学院深海科学与工程研究所
推荐引用方式
GB/T 7714
张哲洋. 台风强化下南海西北部近惯性内波观测与数值模拟研究[D]. 中国科学院深海科学与工程研究所. 中国科学院深海科学与工程研究所. 2024.

入库方式: OAI收割

来源:深海科学与工程研究所

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