海洋中尺度反气旋涡合并现象的卫星观测研究

发布时间：2020-05-07 18:01

【摘要】：中尺度涡是海洋中一种普遍存在的物理现象,它对大洋环流、物质及热量输运、气候变化及海洋生态等方面有着重要的影响。一个涡在其漫长的生命周期中会不断与其它的涡发生相互作用,同极性涡的合并是其中一种常见而重要的现象。本文利用卫星遥感的海表高度数据和海表温度资料,研究了黑潮延伸体附近区域的四个典型的反气旋涡水平和垂直合并事件个例。所采用的方法包括涡识别和涡参数提取方法。一、基于SST的表层涡和次表层涡识别方法:该方法用来判断合并前后涡的类型,从而判断合并类型。二、高斯涡表面拟合方法:该方法用来获得涡参数并计算涡的平面流场,然后根据涡平面流场及建立的垂直结构模型分析动力学量的变化。研究结果发现,水平合并和垂直合并具有不同的表观特征。典型的水平合并事件具有如下特征:一、涡的类型在合并前后均一致;二、合并前后涡的总面积基本守恒;三、合并后相比合并前相对涡量会显著下降。而在典型的垂直合并事件中:一、合并前的两个涡均有不同的深度类型,一个为表层涡,另一个为次表层涡,但合并后只看到表层涡,次表层涡的识别信号被表层涡所覆盖;二、合并前后总面积不守恒,合并后涡的面积更像是合并前面积最大的那个;三、合并后涡的相对涡量没有明显减少,而更像是延续合并前的表层涡的值。本文还进一步建立了涡的两种垂直结构模型-柱状模型和两层模型,以验证以往水平合并理论研究所提出的守恒模式。结果表明:一、两个典型的水平合并个例均近似满足总质量守恒;二、合并后总相对角动量增加;三、合并后总能量增加。合并前总相对角动量的增加主要由两个涡伴随的系统旋转贡献,但系统旋转却无法解释合并后能量的增加。在两层模型的结果中,合并前后总的积分位涡似乎是守恒的,增加的能量主要由势能贡献,这一结果与Gill和Griffiths 1981年提出的质量、位涡守恒而势能和总能量增加的“能量悖论”合并模式较为符合。
【图文】：

反气旋涡,浮标,中尺度涡,海表高度

人用浮标观测追踪１９９８年一个反气旋涡观测到的合并过程。（引自Ｓａｎ着卫星观测的发展，海洋遥感的精度、分辨率和观测频率中尺度涡动力学的研宄。基于卫星观测海表高度场的中尺不断发展（Ｃｈｅｌｔｏｎｅｔａｌ．，２０１１ｂ；邋Ｌｉ邋ａｎｄ邋Ｓｕｎ，邋２０１５），为中尺轨迹、涡的动力学演化等各方面的研宄提供了一个可靠的人２０１６发表的ＧＥＭ海洋中尺度涡动力演化数据产品（Ｌ一种新的涡动力学演化模型，第一次能够海表高度场系统消亡、融合、分裂过程，使用该模型方法记录到了大量中现象，为研宄中尺度涡合并现象提供了样本支持。逡逑涡的合并现象的中满足的动力学机制，需要对涡建立有效研宄表明，海洋中尺度表层涡和次表层涡具有统一的水平ｔａｌ．，，２０１３；邋２０１７），这为我们对所有中尺度建立统一的模型飞等２０１５年对全球中尺度涡海表自由面的纬向剖面进行，流体力学中的高斯涡模型是海洋中尺度涡一种很好地近０１５）。Ｙｉ

海洋变化,高度计,中尺度环流,海表高度

数据逡逑用的海表高度（Ｓｅａ邋Ｓｕｒｆａｃｅ邋Ｈｅｉｇｈｔ）数据为Ｓｓａｌｔｏ／ＡＶＩＳＯ＋邋（法国航天局数据提供者）发布的一种多据集之前由ＡＶＩＳＯ＋，目前由ＣＭＥＭＳ邋（哥白尼海处理分发，它们和之前ＡＶＩＳＯ＋在内容上没有差别。ＡＣ多任务高度计数据处理系统处理，它处理了所有ｅｌ－３Ａ，邋ＨＹ－２Ａ，邋Ｓａｒａｌ／ＡｌｔｉＫａ，邋Ｃｒｙｏｓａｔ－２，邋Ｊａｓｏｎ－２，邋Ｊ，ＥＲＳｌ／２。所有任务都是以ＯＳＴＭ／Ｊａｓｏｎ－２为参考任体为“海表高度异常地图（Ｍａｐｓ邋ｏｆ邋Ｓｅａ邋Ｌｅｖｅｌ邋Ａｎ高度异常（ＳＬＡ）是实际海表高度（ＳＳＨ）和平均海表示海表面相对于参考椭球面的距离（图２．１．１）。作用下质量均匀的地球形状。该产品自２０１４年４月１给出了前后两版的差异，目前数据版本ＭＳＳ取１９９果均进行了地球物理矫正（比如，潮汐和大气延迟
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P731.2

【参考文献】