發(fā)布時間：2020-05-28 20:40

【摘要】： 本文從東中國海的實際海洋物理環(huán)境出發(fā),通過數(shù)據(jù)分析和數(shù)值實驗等方法對風(fēng)場與其他外部強迫對東中國海的聯(lián)合作用進行了機制探討,并從能量級聯(lián)的角度初步解釋了風(fēng)場如何通過能量傳遞的方式控制該海域的環(huán)流。 首先對海溫觀測資料和風(fēng)場、波浪場等衛(wèi)星數(shù)據(jù)進行處理,并通過它們之間的對比研究了東中國海溫度結(jié)構(gòu)對風(fēng)場和浪場結(jié)構(gòu)的響應(yīng)。冬季由于風(fēng)速較大,東中國海的大多數(shù)海域混合充分,等溫線幾乎垂直于海底;溫度的水平結(jié)構(gòu)受水深影響顯著,在弱平流及弱上升流的海區(qū)幾乎都受到“一維熱慣性機制”的控制。夏季東中國大多數(shù)海域出現(xiàn)溫躍層,其上層的混合過程主要受風(fēng)場控制,混合層深度與海面風(fēng)場的強弱有很好的對應(yīng)關(guān)系;但近岸及水深較淺的海域大都滿足“一維熱慣性機制”,甚至在某些有溫躍層產(chǎn)生的深水,水深仍然對混合層深度有影響。無論冬季還是夏季,大風(fēng)天氣造成的冷卻降溫都是明顯的。冬季大風(fēng)在垂直方向使得整個水體繼續(xù)冷卻,水平方向由于混合增強,會使溫度鋒強度減弱;夏季大風(fēng)在表面造成的冷卻和強混合破壞了躍層結(jié)構(gòu),使混合層加深,同時減小了表層海水和底層海水之間的溫度差。 其次,通過數(shù)值實驗研究了風(fēng)場和外洋強迫—黑潮對東中國海環(huán)流結(jié)構(gòu)尤其是黃海暖流及其季節(jié)變化的作用機制。黃東海的主要環(huán)流系統(tǒng)由海表面風(fēng)場和外洋強迫共同控制。黑潮的對馬分支驅(qū)動出向南的朝鮮沿岸流,由此產(chǎn)生的黃海海區(qū)南北壓力差及質(zhì)量守恒約束誘生出向北流動的黃海暖流來補償,這部分流量約占黃海暖流年平均流量的2/3;同時受季風(fēng)控制的蘇北沿岸流也會驅(qū)動出向北的暖流,這部分流量約占黃海暖流年平均流量的1/3。黃海暖流的季節(jié)變化主要由季風(fēng)控制。冬季,西北風(fēng)造成蘇北沿岸流向南的水體輸運,同時也增加了朝鮮沿岸流的流量,二者共同造成大量向北的水體輸運,補償作用導(dǎo)致較強的黃海暖流出現(xiàn);夏季,雖然朝鮮沿岸流仍然流向南,但東南風(fēng)使蘇北沿岸流流向北,二者有部分流量相抵消,使得南北壓力差遠(yuǎn)小于冬季,因此黃海暖流很微弱甚至觀察不到。 最后從能量傳遞的角度探討了風(fēng)能量如何影響環(huán)流。在有限水深的情況下推導(dǎo)了淺海Ekman波的理論解,并在實測資料中進行了應(yīng)用。風(fēng)通過Ekman運動輸送給東中國海的能量能夠從表層向深層傳遞,向下傳遞的速度大約為0.0022m /s ;風(fēng)應(yīng)力相同的情況下,水越淺,表面向下傳遞的能通量越少;能量向下傳遞的過程中,振幅呈e指數(shù)衰減,其中近慣性頻率能量的衰減程度最小,能夠作用于深層混合的能量大部分都位于近慣性頻率。風(fēng)在不同季節(jié)向海洋輸入能量的大小不僅與風(fēng)速大小有關(guān),還與風(fēng)的旋轉(zhuǎn)性有關(guān),旋轉(zhuǎn)性強的風(fēng)場向海洋輸送的能量更多;使用截斷頻率為0.5cpd的QSCAT資料,經(jīng)過訂正計算出冬季風(fēng)場通過Ekman運動向東中國海平均輸送約2.5GW(1GW=10~9W)的能量;夏季平均輸送約4.3GW的能量;風(fēng)通過表層Ekman運動向東中國海輸入的能量中超過1/2都能到達(dá)混合層底,約為2.36GW,對溫躍層結(jié)構(gòu)的維系起重要的作用。 風(fēng)通過Ekman運動向淺海輸送的能量通過湍動能的形式參與到混合當(dāng)中,其中大約15%能夠轉(zhuǎn)化為重力位能;風(fēng)場異常導(dǎo)致重力位能異常,進一步出現(xiàn)環(huán)流異常,由此建立了小尺度的湍動能向大尺度環(huán)流能量轉(zhuǎn)化的途徑.風(fēng)場的能量輸入對海洋內(nèi)部運動的意義重大,在水深較深,其它作用機制可能達(dá)不到的地方,風(fēng)場通過能量輸入,尤其是近慣性頻率的能量輸入所造成的影響比較顯著;無論重力位能正異常還是負(fù)異常,對應(yīng)環(huán)流異常的形態(tài)基本上遵循重力位能高值區(qū)在右的原則。在北半球,海水由重力位能高值區(qū)流向低值區(qū),在流動的過程中受到科氏力的作用,將會圍繞高值區(qū)產(chǎn)生順時針的環(huán)流;圍繞低值區(qū)產(chǎn)生逆時針的環(huán)流。
【圖文】：

-1 東中國海地理位置及主要環(huán)流系統(tǒng)（引自 Yuan D. et al., 2海溫度分布特點直射點南移的影響，冬季東中國海的三個海區(qū)的溫度國近海中受陸地影響最大的海域。渤海的水溫在 2 月在-0.5-2.5℃；渤海冬季多西北風(fēng)，平均風(fēng)速6-7m/（s孫湘波浪、潮流混合的共同作用下，近岸水域垂向混合至海均勻；渤海海峽處有暖水從 15m 以淺由北黃海入侵，出渤海（劉哲等，2003）；由于 3 個海灣水較淺并且受遍偏低，整個渤海的表層等溫線除了東邊海峽口外，基層水溫的最低值也出現(xiàn)在 2 月（賈瑞麗等，2002），海溫的特點是等溫線在海域中部明顯向北彎曲，暖水舌走向

風(fēng)場等外部強迫對東中國海海洋物理環(huán)境的影響的季節(jié)。海面冷卻使垂直對流加強，溫度在垂直斷面上的層化現(xiàn)象逐步消失。淺水處海水降溫較深水處快且幅度大，因此渤海在 3 個海域中最先形成冬季溫度結(jié)構(gòu)。黃海暖流對黃海的影響在秋季已經(jīng)表現(xiàn)出來，，東海的福建外海及日本九州島西側(cè)海域，11 月等溫線明顯向北彎曲，說明冬季的雙暖舌的結(jié)構(gòu)在逐漸形成（鮑獻文等，2002）。下面四幅圖是來自渤、黃、東海海洋圖集的冬夏兩季海域表層和底層溫度分布，從中可以直觀地看到上述溫度特點。
【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】：2008
【分類號】：P733

【引證文獻】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 宋軍;水交換模型的理論方法及應(yīng)用研究[D];中國海洋大學(xué);2010年

2 于華明;全球海洋潮汐同化模擬及東中國海潮流對環(huán)流作用研究[D];中國海洋大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 徐珊珊;2008年黃海滸苔事件期間的物理要素特征[D];中國海洋大學(xué);2010年

本文編號：2685802