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南海海面高度季节变化规律及机制探讨

作　者: 曹越男
导　师: 左军成
学　校: 中国海洋大学
专　业: 物理海洋学
关键词: 数值模拟南海海平面比容高度动力高度贡献
分类号: P731.23
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

本文利用POP模式对南海海面高度的季节变化进行了数值模拟,结合TOPEX/Poseidon(T/P)高度计资料和Ishii温盐资料综合分析了南海海面高度的季节变化规律和变化机制。环流结构决定动力高度的水平分布。为了更好的模拟南海环流结构,充分考虑黑潮对南海的影响,本文选取北太平洋海区为模拟区域。模拟结果较好的体现了北太平洋表层环流以及南赤道流、赤道逆流的水平分布,与以往观测资料基本吻合。南海环流的季节变化也得到较好模拟。冬季,南海环流基本上呈逆时针方向,黑潮入侵流相比其它季节要强一些,吕宋冷涡中心在大约(18oN,117oE),在越南沿岸有很强的向南的沿岸流。夏季,以顺时针环流为主,越南沿岸有较强向北沿岸流,广东沿岸有东北向沿岸流。春秋季处于季风转换季节,环流较弱。由于比容海平面高度的计算精度主要取决于模拟区域的温盐结构,本文选取南海18.75°N和118.25°E断面处模拟得到的温盐垂直结构与Levitus(2005)数据进行了比较,发现两者基本一致,证明模拟结果较好的反映了该断面处的温盐分布状况。将模拟得到的海面高度和比容高度(SSL)分别与T/P高度计资料和由Ishi(i2005)温盐资料计算得到的比容高度进行比较,结果表明本文较好的模拟了南海海面高度和比容高度的季节变化。模拟结果显示,南海的海面高度和比容高度在冬夏和春秋两季其空间分布形态是相反的。冬季,海面高度在深水海区为全年最低值,两个低值中心(18oN,119oE和10oN,112oE)的海面高度相对年平均海面的距平值(SSHA)分别为-14cm和-4cm,南海的西北部、越南沿岸和南海南部的浅水区的SSHA较高,约为12cm,在泰国湾里SSHA达到22cm。夏季与冬季相反,深水区海面高度相对全年为最高值,两个高值中心的SSHA分别为12cm和6cm,西岸海面高度为全年最低值。动力高度(DSL)与模拟得到的环流结构对应,其季节变化与环流和风引起的Ekman输运密切相关。冬季,吕宋冷涡和越南南部沿岸流转向形成的逆时针环流对应动力高度的两个低值中心,Ekman输运引起海水向西岸堆积使该处动力高度达到全年最高值;夏季,越南沿岸流转向形成的顺时针环流对应动力高度的高值中心,Ekman输运导致海水在东岸堆积使得东岸动力高度相对较高,而西岸动力高度出现全年最低值。近岸海区动力高度对总的海面高度的贡献非常大,特别是越南、广东沿岸和泰国湾,动力高度的贡献可达80%-90%。在深水海区,动力高度的贡献有所减弱,在大部分区域约为50%-60%,而比容高度对总海面高度变化的贡献约为40%-50%,与动力高度的贡献相当。

全文目录

摘要  2-4
Abstract  4-8
0 前言  8-14
  0.1 海平面变化的研究意义  8-9
  0.2 海平面变化研究的历史及现状  9-14
    0.2.1 海平面变化规律  10-12
    0.2.2 海平面变化的数值模拟  12-13
    0.2.3 南海海面高度研究概况  13-14
1 海洋环流模式POP 介绍  14-25
  1.1 模式特点  14
  1.2 控制方程及边界条件  14-15
    1.2.1 控制方程  14-15
    1.2.2 边界条件  15
  1.3 差分方法  15-22
    1.3.1 空间离散  15-21
    1.3.2 时间离散  21-22
  1.4 亚网格参数化  22-25
    1.4.1 水平扩散系数  22-23
    1.4.2 水平粘性系数  23
    1.4.3 湍扩散系数  23-25
2 模式设置以及模拟结果初步验证  25-32
  2.1 模式设置和计算方法  25-28
    2.1.1 POP 模式设置  25-26
    2.1.2 数据介绍  26-27
    2.1.3 动力高度的计算  27
    2.1.4 比容高度的计算  27-28
  2.2 模拟结果初步验证  28-32
    2.2.1 模拟得到的北太平洋环流  28-29
    2.2.2 模拟温度与Levitus 温度的垂直结构比较  29-30
    2.2.3 模拟盐度与Levitus 盐度的垂直结构比较  30-32
3 南海海面高度季节变化规律及机制探讨  32-42
  3.1 模拟的海面高度场与T/P 比较  32-34
  3.2 动力高度场的空间分布及与环流的关系  34-36
  3.3 比容高度的空间变化  36-38
  3.4 比容高度和动力高度对海平面季节变化的贡献  38-41
  3.5 结论  41-42
4 结论与展望  42-44
  4.1 结论  42-43
  4.2 对未来工作的展望  43-44
    4.2.1 海面高度长期趋势变化的数值模拟  43
    4.2.2 海气耦合模型的建立  43-44
参考文献  44-47
致谢  47

南海海面高度季节变化规律及机制探讨

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