熱帶氣旋激發(fā)的近慣性內(nèi)波是大氣將能量傳輸至海洋的重要方式之一。據(jù)前人研究中尺度渦旋可以調(diào)制近慣性能量的傳輸,但具體是如何影響其傳輸過程還尚未可知。中國南海作為世界上受熱帶氣旋影響最頻繁的地區(qū)之一,其海域?qū)拸V,深度變化較大,蘊含著豐富的多尺度海洋過程。因此本文使用現(xiàn)場觀測數(shù)據(jù)和數(shù)值模擬研究了中尺度氣旋渦和反氣旋渦對臺風激發(fā)的近慣性內(nèi)波的影響。本文首先在Kunze（1985a）的基礎上推導了背景流對近慣性內(nèi)波頻散關系的影響,并修正了其中的部分錯誤。其次通過錨系浮標、潛標陣列實測資料對從觀測站位中心經(jīng)過的2014年第15號臺風“海鷗”（Kalmaegi）的熱力學、動力學響應,以及中尺度渦旋對其的調(diào)制作用進行研究。結(jié)果表明臺風引起的上層海洋的降溫在臺風路徑右側(cè)比左側(cè)大,表層海洋可以同時表現(xiàn)出“熱泵”和“冷抽吸”現(xiàn)象。受正渦度控制的站位的近慣性能量垂向集中在上200m,受負渦度控制的站位的近慣性能量的影響的深度可達700m。在排除風場輸入能量不同的因素后,結(jié)合兩個站位渦度變化、層化和剪切的變化等因素,我們認為臺風右側(cè)區(qū)域背景場若受氣旋渦控制,在臺風風應力的影響下,其垂向混合的強度增加,因此近慣性... 

【文章來源】：南京信息工程大學江蘇省

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

根據(jù)密度剖面計算而得的浮性頻率的分布（周/小時，摘自Wunsch和Ferrari，2004[2]）

第一章引言31.2近慣性內(nèi)波及其研究進展近慣性內(nèi)波(Near-inertialInternalWaves,NIWs)是頻率接近于局地慣性頻率的一種內(nèi)波，有時也稱近慣性振蕩，其具備內(nèi)波的特性，在GM連續(xù)譜上可以得到很好地表征。如圖1.2所示，在局地慣性頻率附近所對應的能量峰值即為近慣性內(nèi)波所激發(fā)，而在半日潮M2位置處對應的能量峰則是內(nèi)波另一個主要激發(fā)源—內(nèi)潮所帶來的貢獻。與內(nèi)潮相似，近慣性內(nèi)波在全球范圍內(nèi)都有能量的輸入[6]，這些能量可以表現(xiàn)為強剪切力，因此可能是上層海洋混合能量來源的主要貢獻者，并且這部分能量的輸入可能會影響上層海洋的各種過程，包括生物、地球化學以及氣候等方面[7]。與內(nèi)潮不同的是，近慣性內(nèi)波具有高頻間歇性，且在相同的能量下，其垂直位移較內(nèi)潮而言更小，也就是說對于近慣性內(nèi)波而言，其動能與勢能之比要大得多，這使其比內(nèi)潮更加難以觀察（如衛(wèi)星觀測等手段）[8]。圖1.2流速旋轉(zhuǎn)譜。流速數(shù)據(jù)來源于WESTPAC1實驗的WHOI699錨系點。藍色實線表示順時針運動，虛線為逆時針運動[9]Webster最先總結(jié)了觀測現(xiàn)象中的慣性振蕩，雖然大部分觀測集中于上層海洋，但實際上從亞熱帶至極地的深海位置都能觀測到近慣性振蕩[10]。Pollard和Millard首次提出以一個簡單的平板模型，即通過安裝在錨系浮標的傳感器上獲得的風應力強迫來計算近

第一章引言5現(xiàn)時，水平方向上的輻合輻散使得層化的海水上下起伏，激發(fā)了頻率為局地慣性頻率的內(nèi)波，這些波動隨后自由地向下輻射到層化海水的內(nèi)部，在混合層中耗散能量，通過波-波相互作用將能量轉(zhuǎn)移到其他頻率的波中，并最終以湍流混合的形式消耗。由于這些波動在臨界緯度處被激發(fā)，因此波動的傳播主要向赤道方向[21]。圖1.2.2近慣性內(nèi)波生成、傳播的過程示意圖[27]1.3上層海洋對熱帶氣旋的響應的研究現(xiàn)狀熱帶氣旋是一種起源于熱帶或副熱帶26.5℃以上海洋的中尺度暖心低壓，主要是由海洋熱傳導驅(qū)動[28]。熱帶氣旋根據(jù)其最大風速進行分類，其中最大風速定義為在10m高度處風的最大風速。國際上通常分為將熱帶氣旋分為6個等級，即熱帶低壓、熱帶風暴、強熱帶風暴、臺風、強臺風和超強臺風。通常將在西北太平的熱帶氣旋洋稱為臺風，將在北大西洋西部和北太平洋東部地區(qū)稱為颶風，在其他地方則稱為強熱帶氣旋。臺風在一年四季均可觀測，在西北太平洋地區(qū)，臺風在夏末秋初達到最盛，而在其他地區(qū)，如北大西洋，則主要在6-11月發(fā)展。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Features of near-inertial motions observed on the northern South China Sea shelf during the passage of two typhoons[J]. CHEN Shengli,HU Jianyu,POLTON Jeff A..  Acta Oceanologica Sinica. 2015(01)
[2]上層海洋對臺風的響應和調(diào)制機理[J]. 陳大可,雷小途,王偉,王桂華,韓桂軍,周磊.  地球科學進展. 2013(10)
[3]熱帶風暴天鷹期間南海西北部海域內(nèi)部響應的觀測分析[J]. 徐振華,尹寶樹,侯一筠.  海洋科學. 2010(08)
[4]Observation of ocean current response to 1998 Hurricane Georges in the Gulf of Mexico[J]. LAI Ronald J,HUANG Norden E,LIU W Timothy.  Acta Oceanologica Sinica. 2006(01)
[5]我國熱帶氣旋研究十年進展[J]. 陳聯(lián)壽,孟智勇.  大氣科學. 2001(03)

博士論文
[1]南海北部上層海洋對熱帶氣旋的響應[D]. 楊兵.中國科學院研究生院(海洋研究所) 2016
[2]南海北部近慣性振蕩研究[D]. 管守德.中國海洋大學 2014

碩士論文
[1]風對海洋低頻運動的能量輸運與能量的垂向傳播[D]. 周磊.中國海洋大學 2005



本文編號：3254145