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吕宋海峡黑潮形变的时空分布特征和形成机制

作　者: 贾英来
导　师: 刘秦玉
学　校: 青岛海洋大学
专　业: 物理海洋
关键词: 黑潮形变吕宋海峡反气旋涡锋面不稳定性
分类号: P731.27
类　型: 博士论文
年　份: 2002年
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引　用: 4次
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内容摘要

吕宋海峡深度约2500m,宽度跨越3 个纬度,是黑潮沿太平洋西边界北上途中遇到的一个明显的边界豁口,在这里黑潮失去陆坡支持而发生一系列动力学和运动学性质的改变,我们称其为黑潮的形变。对该形变的研究是对海洋西边界流理论的有益的补充和完善。吕宋海峡又是南海与大洋相互作用的主渠道,作为太平洋最强的一支西边界流的黑潮在流经吕宋海峡时形变的程度和规律,对南海北部环流及其变异有十分重要的影响。研究吕宋海峡处黑潮形变的时空变化特征,揭示黑潮在吕宋海峡处形变的动力机制,不仅会补充和发展目前海洋环流的西边界流理论,也会为进一步确定南海海洋环流及其在东亚季风的变化中所起的作用研究奠定基础。目前国内外对该问题的研究有三种不同的观点:1)黑潮以分支的形式深入南海;2)黑潮以流套的形式进入南海,并有涡旋从黑潮主体中分离后进入南海;3)在吕宋海峡处黑潮锋向南海弯曲,但没有明显的黑潮分支进入南海。目前国内外对这三种不同的观点都没给出合理的物理机制。本文在前人工作的基础上,利用了最新的卫星遥感资料和海洋调查资料,通过数值模式的数值实验,得到了以下前人没有得到的创新成果:发现在吕宋海峡处黑潮的形变随时间变化,并伴有反气旋涡周期性地从黑潮主体中脱落;提出并证明了吕宋海峡黑潮锋附近的锋面不稳定是反气旋涡从黑潮弯曲中脱落的主要机制;确定了对黑潮弯曲周期性变化以及反气旋涡脱落有重要影响的物理因素是黑潮流量的大小及冬季南海局地环流。根据美国的POCM 模式结果和客观分析资料(SODA)的气候平均海平面高度场,发现在气候平均状态下,在吕宋海峡处存在黑潮向南海的弯曲,黑潮弯曲的影响范围可达到118°E 附近。并对长达7 年的TOPEX/ POSEDIENT-ERS(T/P-ERS)卫星高度计资料进行了分析,发现在吕宋海峡处黑潮弯曲程度随时间变化,并伴有反气旋涡周期性地从黑潮主体中脱落;黑潮的形变过程大致可分为以下三个阶段:在第一阶段,黑潮向南海有一定的弯曲,但弯曲程度不大,

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摘要  2-14
第一章前言  14-26
  1.1 黑潮在吕宋海峡形变时空分布特征的研究  15-17
    1.1.1 黑潮终年都可进入南海  15-16
    1.1.2 黑潮以流套的形式影响南海  16
    1.1.3 黑潮无显著分支进入南海  16-17
  1.2 吕宋海峡黑潮形变的动力机制  17-19
  1.3 其他海域类似现象的研究  19-24
  1.4 存在的问题和拟研究的内容  24-26
第二章吕宋海峡黑潮形变的时空分布特征  26-51
  2.1 资料介绍  26-29
    2.1.1 卫星高度计资料  26-27
    2.1.2 POCM 模拟海平面高度场  27-28
    2.1.3 SODA 气候平均海平面高度场  28
    2.1.4 浮标资料  28
    2.1.5 CTD资料  28-29
    2.1.6 客观分析资料  29
  2.2 海平面高度的气候平均态  29
  2.3 黑潮形变在不同时间的不同分布形态  29-31
  2.4 黑潮形变的时空变化特征和涡旋脱落现象  31-35
    2.4.1 夏季风期间反气旋涡脱落的过程  31-32
    2.4.2 冬季风期间反气旋涡脱落的过程  32-33
    2.4.3 涡旋脱落周期及位置的统计规律  33-35
  2.5 20.5°N 纬向剖面上SSHA 信号的传播  35-36
  2.6 SSH 场和海洋温度场的对比  36-37
  2.7 漂流浮标资料  37-38
  2.8 小结  38-51
第三章吕宋海峡黑潮形变及其周期性变化的形成机制  51-84
  3.1 引言  51
  3.2 斜压2.5 层模式简介  51-56
  3.3 在数值模式中黑潮及吕宋海峡黑潮弯曲的形成过程  56-58
    3.3.1 线性试验中黑潮及吕宋海峡处黑潮弯曲的形成过程  56-57
    3.3.2 非线性试验中黑潮及吕宋海峡黑潮弯曲的形成过程  57-58
  3.4 定常风场强迫下吕宋海峡处黑潮形变的时空变化特征  58-60
  3.5 定常风场强迫下黑潮形变周期性变化形成机制  60-70
    3.5.1 ~2(1/2)层海洋模式中不稳定性的计算  60-68
      3.5.1.1 总能量方程的推导  60-62
      3.5.1.2 平均场能量方程及扰动能量与平均能量间的转换  62-64
      3.5.1.3 扰动与平均流相互作用产生的扰动动能变化率 C 中各项的含义  64-67
      3.5.1.4 吕宋海峡处锋面不稳定的量级估计  67-68
    3.5.2 黑潮弯曲及反气旋涡旋脱落现象中的不稳定机制  68-70
  3.6 结论  70-84
第四章影响吕宋海峡黑潮形变时空分布特征的几种因素  84-112
  4.1 引言  84-86
  4.2 黑潮流量变化对吕宋海峡黑潮周期性形变的影响  86-90
    4.2.1 黑潮流量减小对黑潮形变的影响  86-88
    4.2.2 黑潮流量增加对黑潮形变的影响  88-90
  4.3 南海局地环流对吕宋海峡黑潮周期性形变的影响  90-91
  4.4 季节变化风场强迫下黑潮形变的特征  91-93
  4.5 结论  93-112
第五章 POM模式中吕宋海峡处黑潮的形变  112-125
  5.1 POM 模式简介  112-118
    5.1.1 POM模式特征  112-113
    5.1.2 POM 模式控制方程  113-115
    5.1.3 模式网格  115-116
    5.1.4 边界条件和初始条件  116-117
    5.1.5 积分方案  117-118
  5.2 气候平均态下黑潮形变的特征  118
  5.3 逐日风场驱动下黑潮形变的数值模拟结果  118-120
  5.4 结论  120-125
第六章结论与讨论  125-126

吕宋海峡黑潮形变的时空分布特征和形成机制

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