应用LICOM模式评估吕宋海峡附近地形对黑潮入侵的作用

摘要

基于观测资料、卫星高度计资料和LICOM2.0模式一序列的地形敏感性试验，本论文首先划分吕宋海峡附近黑潮入侵方式，然后利用地形敏感性试验评估吕宋海峡附近地形对黑潮入侵的作用。主要研究成果如下:
　　(1)基于1993-2013年AVISO卫星高度计资料，本论文定义了一个双指数(Double-index)并划分出吕宋海峡附近3种典型的黑潮入侵类型:黑潮暖涡路径、黑潮冷涡路径和黑潮泄漏路径，这展示了吕宋海峡附近黑潮与中尺度涡之间典型的空间配置关系。因此，双指数可以较好地区分黑潮入侵路径。
　　(2)通过逐步添加岛屿链或岛屿的方法，本论文运行了4组LICOM2.0模式的吕宋海峡附近地形敏感性试验。研究结果表明:吕宋海峡南部岛屿链地形具有减少黑潮主轴西向弯曲的作用，而中北部岛屿链和巴布延岛地形则具有增加西向弯曲的作用。中北部岛屿链地形还将黑潮分流成黑潮西分支和黑潮东分支。动力诊断表明黑潮西向弯曲越大，伴随着黑潮进入吕宋海峡的入射角越大，此时黑潮东分支增强。
　　(3)利用2010年5月和2011年9月份的现场观测资料，并结合卫星高度计观测资料和Argos浮标资料。本论文发现当进入吕宋海峡的黑潮增强时，黑潮主轴左侧较强的流速切变可以在加拉鄢浅滩西侧诱生一个气旋涡。此时黑潮次表层出现“双核心”盐度结构(KDCS，Kuroshio Double-Core Structure)。基于LICOM2.0模式，加拉鄢浅滩地形敏感性试验揭示了加拉鄢浅滩地形摩擦效应是KDCS结构形成的重要条件。
　　(4)采用ETOPO2水深资料，本论文重新运行LICOM2.0模式得到了1993-2007年的模拟结果，并与先前基于DBDB5水深资料的模拟结果对比。分析表明:当吕宋海峡深层水通道被合理打开时，出现了典型的吕宋海峡水通量(LST)“三明治”垂向结构;而当关闭该通道时，虽然也有一定的LST“三明治”垂向结构，但此时太平洋深层水未能通过深层水通道进入南海。因此，模式中吕宋海峡深层水通道的表征，是模拟出典型的LST“三明治”垂向结构的关键因子。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 黑潮入侵南海的观测事实

1．2．1 黑潮入侵方式

1．2．2 黑潮入侵的时间变化特征

1．2．3 吕宋海峡水通量及其垂向结构

1．3 黑潮入侵的动力机制

1．3．1 中尺度涡的作用

1．3．2 局地风场的作用

1．3．3 太平洋大尺度风场的作用

1．4 黑潮入侵的数值模拟

1．4．1 模拟的LST及其垂向结构

1．4．2 地形敏感性试验

1．5 存在的问题和本文的研究内容

第2章 LICOM 2．0模式简介

2．1 模式方程组

2．1．1 控制方程

2．1．2 湍流粘性项

2．1．3 湍流扩散项

2．1．4 中尺度涡旋的参数化

2．1．5 穿透加热项

2．1．6 海水状态方程

2．2 垂直坐标

2．3 正压方程组

2．4 边界条件和初始条件

2．5 小结

第3章 双指数方法划分吕宋海峡附近黑潮入侵类型

3．1 资料和方法

3．2 结果

3．2．1 DI指数的基本特征

3．2．2 KSI指数的基本特征

3．2．3 DI和KSI指数的比较

3．3 小结

第4章 吕宋海峡附近岛屿链对黑潮入侵的影响

4．1 资料和方法

4．1．1 观测资料

4．1．2 敏感性试验设计

4．2 上层环流、温度和盐度特征分析

4．2．1 表层地转流

4．2．2 海表温度

4．2．3 AS断面的经向流

4．2．4 AS断面的温度和盐度

4．3 黑潮特征的诊断量分析

4．3．1 黑潮入侵类型的发生概率

4．3．2 黑潮流量在巴林塘海峡附近的分配

4．3．3 黑潮主轴西向弯曲

4．4 小结

第5章 吕宋海峡加拉鄢浅滩地形的作用

5．1 资料和方法

5．2 结果

5．2．1 卫星高度计观测结果

5．2．2 现场观测结果

5．2．3 地形敏感性试验

5．2．4 Argos浮标观测结果

5．3 小结

第6章 LICOM 2．0模拟吕宋海峡水通量“三明治”垂向结构

6．1 资料和方法

6．2 结果

6．2．1 吕宋海峡水通量时间序列

6．2．2 LST垂向结构

6．2．3 120．75 °E断面纬向流

6．2．4 吕宋海峡附近深层环流

6．2．5 太平洋深层水入侵的动力机制

6．2．6 南海经圈翻转环流

6．3 小结

第7章 结论与展望

7．1 主要结论

7．2 不足之处与未来展望

参考文献

致谢

攻读博士学位期间发表的论文