吕宋海峡黑潮流径变异的动力机制研究

发布时间：2020-05-07 06:50

【摘要】： 吕宋海峡黑潮的路径变异和动力机制,一直是学术界十分关注的科学问题,而且此处黑潮对我国南海北部环流以及整个南海海盆的质量和能量平衡都有着重要的影响。本文共分四部分,第一章是综述南海和吕宋海峡黑潮的研究进展和物理海洋中的迟滞现象;第二章是在参数空间Re数与形比参数γ(缺口半宽与Munk层厚度的比值),系统研究西边界流的跨跃流态,入侵流态和周期涡旋剥离流态,并确定了上述状态转捩定量关系和转捩曲线。第三章研究经向风场和台风对西边界流的流态的影响,第四章研究西边界流流态处于临界状态时,涡旋扰动源对状态转捩的作用。这些结果用来解释了吕宋海峡黑潮形变的部分结构特征。在综合考虑缺口宽度、侧摩擦系数和流量的情况下,模式结果显示,在形比参数γ≤3.05时,无论多么小的流量,西边界流都不能进入缺口;当3. 05γ4.31时,较小的流量对应入侵流态,较大的流量对应跨隙流态,并且是一一对应;当γ≥4.31时,相同流量下西边界流可能存在两种稳定态——跨隙流态和入侵流态,由初始态的不同决定;在γ≥4.86时,出现第三种准稳定流态——周期甩涡流态。最后给出了西边界流流态与双参数(γ和Re)的分岔图和理论分析。在γ和Re数不变的情况下,季风也会使西边界流流态发生改变。实验结果显示,北风有利于西边界流的反气旋入侵,而南风则有利于其跨隙流动。缺口南部海脊对北风的埃克曼输运的阻挡,导致西边界流流量的减小,从而有利于西边界流入侵西海盆。北风在缺口处产生的埃克曼输运对西边界流入侵缺口几乎没有贡献。当西边界流流量远离其流径变化的临界状态时,路径不易受风场的影响。并给出了西边界流流态与双参数(流量和经向风)的分岔图。最后还研究了台风对临界状态西边界流流态的影响。在西边界流处于临界流态时,涡旋作为扰动源,有可能会导致其流态发生显著转变。当西边界流处于入侵流态的临界状态时,在缺口右侧,无论是反气旋式涡旋还是气旋式涡旋都能促使其发生跨隙流动的转变;而当西边界流处于跨隙流态的临界状态时,在缺口右侧,无论气旋式涡还是反气旋式涡都不能促使其转变为入侵流态。实验还显示涡旋的位置对西边界流流态变化也有很重要的影响,总体来说中尺度涡旋在缺口南侧对西边界流影响最大,在缺口东侧影响次之,而在缺口北侧影响最小。
【图文】：

西沙群岛,东沙群岛,南海,群岛

1.1 南海及其周边海洋，DS，HC，HK，QZ，ST，XS 和 ZS 分别代表东沙群岛，恒春，香港泉州，汕头，西沙群岛和中沙群岛。（Hu et al.2000）南海处于东亚季风影响之下。夏季季风一般于 5 月中旬爆发，西南季风最南海南部及中部建立，并在 6 月时迅速扩展至整个南海，但在南海北部风向南。9 月时东北季风开始出现在南海北部，10 月扩展至南海中部，至 11 月全南海，到 4 月冬季季风逐渐消失。南海环流主要受控于东亚季风和邻近海域环境的相互作用和水交换，后者菲律宾海最为重要。太平洋北赤道流在菲律宾吕宋岛以东附近分叉，其北支太平洋副热带环流的西边界流-黑潮，黑潮在北上的途中，流经吕宋海峡，海进行复杂的水交换。南海环流是近几十年来国内外海洋界的一个研究焦点，已经取得了不少，，下面对其简要的综述。1.1.1 南海的水文特征

动力高度,布图,年平均

图 1.1.1 100m（相对 400db）动力高度的（a）年平均和（b）标准差分布图。（a）中等值线间隔是 1dyn cm ；（b）中等值线间隔是 0.5dyn cm。（Qu, 2000）70 年代早期，Williamson（1970），Chan（1970），Watts（1971，1973）和Uda and Nakao（1974）基本都认为南海北部表层环流是风生环流。当西南季风盛行时为东北向流，而当东北季风盛行时为西南向流。Qiu et al.（1985）显示广东外海存在一支终年向东北向流动的海流，即南海暖流，流速约为 25-50cm/s。还有一支在南海暖流以南源自黑潮且终年西向流，速度约为 30-50cm/s，视为黑潮的南海分支。另外，在东沙岛屿西南存在一气旋式涡旋，水平尺度约为 180km。近些年来，学者更多的关注南海南部的环流结构，但此处基本的特征和季节变化形式仍然不清楚。Fang（1997）根据 1994 年 9 月的 CTD 资料描述了夏季南海南部环流的空间结构，指出表层（0-150m）存在一个大尺度的风生反气旋式环流。Fang et al.（1997）总结出在南海南部上层（0-400m）存在 4 支主要的环流：南沙西沿岸流（Nansha Western Coastal Current），南沙东沿岸流（Nansha Eastern
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（海洋研究所）
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：P731.27

【引证文献】