【摘要】： 南極繞極流(ACC)是全球氣候變化研究的熱點(diǎn)區(qū)域之一。由于觀測(cè)資料缺乏,目前關(guān)于繞極流的研究還相當(dāng)薄弱。本文結(jié)合衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)和水文數(shù)據(jù),采用一種新的流函數(shù)空間投影方法研究了澳大利亞以南的強(qiáng)流區(qū)域,針對(duì)亞南極鋒(SAF)的可能分支現(xiàn)象給出確定性的描述,并研究了繞極流平均流結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度的季節(jié)和年際變化規(guī)律;在Sun Watts(2001)工作基礎(chǔ)上,將地轉(zhuǎn)經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)方法拓展到以海表高度表征的流函數(shù)空間,利用該方法研究了南極中層水的中尺度變化,提出鋒面波傳播影響南極中層水生成演化的新觀點(diǎn)。具體成果如下: 利用澳大利亞以南繞極流連續(xù)兩年的實(shí)測(cè)資料對(duì)AVISO提供的衛(wèi)星高度計(jì)絕對(duì)動(dòng)力地形數(shù)據(jù)ADT進(jìn)行了驗(yàn)證,結(jié)果表明ADT能夠反映該區(qū)域繞極流的中尺度現(xiàn)象。利用ADT數(shù)據(jù)對(duì)流函數(shù)空間中繞極流的平均流結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)速率最大值并不對(duì)應(yīng)于一個(gè)固定的海表高度值,其受地形影響很大。ACC平均流結(jié)構(gòu)在SR3斷面上下游不同,而且表現(xiàn)出明顯的季節(jié)和年際變化。這說明用速度場(chǎng)定義亞南極鋒存在空間和時(shí)間局限性,而澳大利亞學(xué)者提出的亞南極鋒的雙分支結(jié)構(gòu)并不是一個(gè)穩(wěn)定可靠的繞極流特征;在季節(jié)變異方面,SR3區(qū)域的繞極流平均路徑變化較小,而在下游變化較大。SR3區(qū)域繞極流的強(qiáng)度具有半年周期的變化,在3月和8月份較強(qiáng),但這種半年信號(hào)只是局部現(xiàn)象,在SR3上下游具有不同的季節(jié)變化規(guī)律,其空間差異反映了地形對(duì)繞極流季節(jié)變化的顯著影響;在年際變化方面,SR3區(qū)域繞極流在2000年達(dá)到最強(qiáng),1997年最弱,其信號(hào)比季節(jié)信號(hào)要強(qiáng)。上下游強(qiáng)度的年際變化基本和SR3一致,只是在極值出現(xiàn)的年份上有所差別。本文還探討了繞極流強(qiáng)度年際變化的動(dòng)力機(jī)制,認(rèn)為大氣西風(fēng)環(huán)流在1998年的增強(qiáng)可能通過斜壓調(diào)整過程導(dǎo)致了繞極流在2000年前后的增強(qiáng)。 在Sun Watts(2001)提出的地轉(zhuǎn)經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)的基礎(chǔ)上,本論文利用衛(wèi)星高度計(jì)數(shù)據(jù)和水文數(shù)據(jù)構(gòu)建了基于海表高度的地轉(zhuǎn)經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)場(chǎng)(H-GEM),能夠表征繞極流區(qū)域超過95%的實(shí)際溫鹽變化。與實(shí)測(cè)資料的比較發(fā)現(xiàn),基于Argo數(shù)據(jù)的H-GEM場(chǎng)是通過衛(wèi)星高度計(jì)反演繞極流三維結(jié)構(gòu)的一種有效方法。論文進(jìn)一步在流函數(shù)空間中對(duì)SR3斷面水文數(shù)據(jù)進(jìn)行了EOF分析,結(jié)果表明SR3區(qū)域南極中層水的變化和亞南極鋒的鋒面波傳播有關(guān)。本文定義SR3斷面上亞南極鋒的方向角為鋒面波指數(shù),當(dāng)鋒面波指數(shù)為正時(shí),對(duì)應(yīng)著較多的中層水跨越亞南極鋒,而鋒面波指數(shù)為負(fù)時(shí),對(duì)應(yīng)著較少的中層水跨越亞南極鋒。對(duì)鋒面波指數(shù)的譜分析表明,鋒面波有約為130天的周期。利用高度計(jì)資料計(jì)算的鋒面波相速度為4cm/s,波長(zhǎng)為450km。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院（海洋研究所）
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：P715.6
【圖文】：

還可以積分出動(dòng)力高度，并計(jì)算其水平梯度進(jìn)而得到三維斜壓流速場(chǎng)的時(shí)間序列(Sun & Watts 2001, Watts et al. 2001)。圖2.1 澳大利亞以南區(qū)域地形及SAFDE實(shí)驗(yàn)儀器陣列圖。黑圈、點(diǎn)和星號(hào)分別代表IES、海流計(jì)和HEFR站點(diǎn)。陰影是ETOPO5底地形，等值線是AVISO提供的平均動(dòng)力地形圖，右圖中的粗實(shí)線表示SR3觀測(cè)站點(diǎn)。2.1.3 海流計(jì)SAFDE觀測(cè)項(xiàng)目在1997年3月共回收了4套完整的海流計(jì)錨定系統(tǒng)，其中3套放置在沿SR3斷面的位置，和之前AUSSAF項(xiàng)目投放的海流計(jì)位置一致(Philips &Rintoul 2000, 2002)，另外1套放置在東部的IES陣列上。本文利用上層海流計(jì)的觀測(cè)來驗(yàn)證ADT數(shù)據(jù)，用深層的數(shù)據(jù)來比較ADT和IES觀測(cè)的差別。7第02期 張林林：基于衛(wèi)星高度計(jì)的南極繞極流的流函數(shù)空間分析 A010-1-11

ADT(左)和IES(右)的海面高度所反映的不同時(shí)間的表層流場(chǎng)。上(1995年11月96年1月10日)，下(1996年3月6日)。海面高度由彩色表示，黑圈和矢量分別表站點(diǎn)和海流計(jì)在300dbar的流速。2 地轉(zhuǎn)流文比較了ADT、ADH和IES所得到的地轉(zhuǎn)流的時(shí)間序列，發(fā)現(xiàn)ADT和A測(cè)符合的比較好。ADT和IES所得出的地轉(zhuǎn)流的緯向分量和經(jīng)向分量分別為0.9和0.85。由于ADT和ADH之間唯一的差別只是平均場(chǎng)不同IES之間的相關(guān)性和ADT是一致的。圖2.4給出了ADT和IES得到的地轉(zhuǎn)上的均方根誤差(RMS) 。對(duì)于IES陣列之間的站點(diǎn)，緯向流和經(jīng)向流8cm/s和12cm/s；而在IES陣列外邊緣處的RMS則比較大，這可能是由9

基于衛(wèi)星高度計(jì)的南極繞極流的流函數(shù)空間分析數(shù)據(jù)在處理過程中使用的外插方法導(dǎo)致的。同時(shí)，ADH和IES之間的RMS比ADT要大，這說明了ADT和IES觀測(cè)更符合。另外，從幾個(gè)站點(diǎn)的速率比較也可以看出ADT和IES之間的一致性(圖2.5)。博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 2011年 第02期 基礎(chǔ)科學(xué)輯 A010

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 ;Delayed baroclinic response of the Antarctic circum-polar current to surface wind stress[J];Science in China(Series D:Earth Sciences);2008年07期

本文編號(hào)：2790240