發(fā)布時間：2018-04-12 00:35

  本文選題：經(jīng)向海流 + 經(jīng)向質(zhì)量輸運��； 參考：《中國海洋大學(xué)》2014年博士論文

【摘要】：本文通過分析RAMA印度洋觀測浮標(biāo)系統(tǒng)在0°,80.5°E附近布放的錨系A(chǔ)DCP資料，處理2008年8月至2012年8月的數(shù)據(jù)，對多年平均狀態(tài)下赤道中印度洋經(jīng)向流結(jié)構(gòu)及其氣候態(tài)季節(jié)變化進(jìn)行了分析。為了研究赤道上層經(jīng)向環(huán)流特征，本文從渦度方程出發(fā)進(jìn)行推導(dǎo)，建立了一個完整的理論框架解釋方程物理意義以及經(jīng)向海流與質(zhì)量輸運的動力學(xué)機(jī)制。該理論框架通過ROMS數(shù)值模擬實驗進(jìn)行了有力的證明。赤道中印度洋上層質(zhì)量與熱量輸運在季節(jié)尺度上也在本文進(jìn)行了探討。 根據(jù)數(shù)據(jù)分析得到結(jié)論，赤道上年平均狀態(tài)的西風(fēng)異常驅(qū)動了表層經(jīng)向輻聚與次表層輻散的結(jié)構(gòu)。這與太平洋大西洋Subtropical Cell (STC)結(jié)構(gòu)在赤道部分的經(jīng)向流方向剛好相反。表層北向流與次表層南向流構(gòu)成的上層赤道翻轉(zhuǎn)環(huán)流疊加在這個反向的STC結(jié)構(gòu)上，將輻聚輻散的核心推動到北半球。前人的研究結(jié)論認(rèn)為赤道兩側(cè)經(jīng)向流都是由南向Ekman流主導(dǎo)。本文對年平均狀態(tài)經(jīng)向流的分析指出了該結(jié)論的不足之處。 本文對經(jīng)向流季節(jié)變化的研究中發(fā)現(xiàn)，北半球的夏季與冬季，風(fēng)應(yīng)力旋度引起的南向與北向的Sverdrup輸運占主導(dǎo)，與上100米層經(jīng)向輸運幾乎相等。但春季和秋季季風(fēng)轉(zhuǎn)換季節(jié)，經(jīng)向流表現(xiàn)出完全不同的經(jīng)向結(jié)構(gòu)。4月份與10月份，80.5°E經(jīng)向斷面上經(jīng)向流與年平均狀態(tài)下類似，呈現(xiàn)反向的STC結(jié)構(gòu)。5-6月與11月份，上100米層一致的經(jīng)向輻散現(xiàn)象迅速占據(jù)主導(dǎo)。決定年平均狀態(tài)的相位是春秋季節(jié)經(jīng)向流的輻聚輻散現(xiàn)象，而并不是前人結(jié)論中提到的夏季季風(fēng)帶來的南向Sverdrup輸運。 對渦度方程推導(dǎo)后物理意義的解釋，完善了上層赤道海洋經(jīng)向海流與質(zhì)量輸運的動力學(xué)機(jī)制。赤道中印度洋經(jīng)向海流與質(zhì)量輸運是由流體柱垂向拉伸或壓縮帶來的渦度通量變化和局地風(fēng)應(yīng)力旋度帶來的位勢渦度輸入共同驅(qū)動而產(chǎn)生的。其中，驅(qū)動渦度通量變化的直接原因是關(guān)于赤道對稱的緯向風(fēng)應(yīng)力與緯向壓強(qiáng)梯度力之差所帶來的海表面高度（SSH）隨時間的變化以及流體柱底的垂向流速。海水必須通過南北向移動改變行星渦度來維持渦度通量的守恒。流體柱垂向拉伸或壓縮驅(qū)動的經(jīng)向流，與根據(jù)緯向動量方程中科氏力、關(guān)于赤道對稱的緯向風(fēng)應(yīng)力和緯向壓強(qiáng)梯度力三者的平衡關(guān)系計算得到的經(jīng)向流在形式上完全一致。 由此理論框架出發(fā)，5-6月SSH的升高與11-12月SSH的降低，很好的解釋了上層經(jīng)向質(zhì)量輸運與Sverdrup輸運之差，從而解釋了赤道中印度洋上層經(jīng)向質(zhì)量輸運的機(jī)制。長時間平均過程中，方向相反的冬夏季風(fēng)引起反向的Sverdrup輸運很大程度上相互抵消，因此春秋季節(jié)的經(jīng)向流狀態(tài)決定了平均狀態(tài)。北半球春秋季節(jié)，與太平洋和大西洋相反的STC結(jié)構(gòu)可以解釋為4月份與10月份的西風(fēng)爆發(fā)，而上層一致的輻散可以解釋為西風(fēng)消退階段西向強(qiáng)壓強(qiáng)梯度力帶來的結(jié)果。上層赤道翻轉(zhuǎn)流結(jié)構(gòu)疊加在輻聚輻散現(xiàn)象上，帶來了半球間不對稱的現(xiàn)象。 在赤道上層海洋經(jīng)向海流與質(zhì)量輸運動力學(xué)機(jī)制的基礎(chǔ)上，對2009,2010和2011年三年經(jīng)向海流隨時間的變化進(jìn)行分析，，初步研究了ENSO與IOD事件對赤道中印度洋上層經(jīng)向環(huán)流的影響。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，El Nino發(fā)生所帶來的赤道中印度洋北半球冬季的東風(fēng)異常與IOD發(fā)生所帶來的北半球秋季的東風(fēng)異常給經(jīng)向海流帶來了截然不同的影響。El Nino加強(qiáng)了11月份上層的輻散，而IOD事件幾乎完全抹去了11月份經(jīng)向流輻散現(xiàn)象。對于異常海氣相互作用現(xiàn)象對赤道中印度洋上層經(jīng)向流的影響還有待于進(jìn)一步研究。 赤道經(jīng)向質(zhì)量輸運與熱量輸運的變化機(jī)制也通過同樣的理論框架進(jìn)行了解釋：北半球夏季與冬季相反的風(fēng)場引起相反的Sverdrup輸運與熱量輸運。7-9月質(zhì)量與熱量輸運向南而12-3月向北。北半球春季與秋季顯著的輻散現(xiàn)象使得2.0°N質(zhì)量與熱量輸運在年平均狀態(tài)下方向向北，與前人的研究大不相同。對整個熱帶印度洋緯向積分的跨2.5°S的經(jīng)向熱量輸運在研究中進(jìn)行了估算，大小為-0.81PW至-1.48PW之間。經(jīng)向熱量輸運沿經(jīng)向的正梯度說明，在平均狀態(tài)下經(jīng)向水平熱通量有使赤道海域熱含量不斷流失的趨勢。 本研究的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)許多新的現(xiàn)象，并成功予以動力學(xué)機(jī)制上的解釋。很大程度上發(fā)展了赤道印度洋上層環(huán)流動力學(xué)，加深了對赤道經(jīng)向熱量輸運的認(rèn)識。為將來印度洋海水質(zhì)量空間分布，半球間熱量交換等研究打下了很好的基礎(chǔ)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：P731.2

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號：1738412