中尺度涡旋对台湾东北黑潮入侵影响及机制研究

摘要

黑潮在台湾岛东北处的入侵一直以来都是海洋学者关注的热点问题,它是东海陆架与黑潮进行物质和能量交换的一个重要机制。西北太平洋副热带海区分布着大量的中尺度涡旋,其携带着大洋内部的信息传播至台湾以东,不仅会影响黑潮自身的结构特征,同时也会调整黑潮在台湾东北处对东海陆架的入侵。本文利用现场锚定实测海流资料、20年的卫星高度计数据和9年的HYCOM再分析资料,对中尺度涡旋导致的黑潮入侵变化特征及其动力机制进行了探讨,得出以下结论。
　　应用SOM分类方法,再次验证了台湾以东中尺度涡旋对黑潮入侵的影响,并首次给出涡旋导致的台湾东北处的环流异常结构:台湾以东的气旋式涡旋会引发台湾东北处的反气旋式环流异常结构,使得黑潮入侵位置发生西移,近岸处入侵增强;台湾以东的反气旋式涡旋会引发台湾东北处的气旋式环流异常结构,使得黑潮入侵位置发生东移,近岸处入侵减弱。长期统计的结果也表明,黑潮入侵异常与黑潮流量异常具有显著的反相关关系。
　　首次利用实测ADCP海流资料揭示了气旋式中尺度涡旋导致的黑潮入侵;同时,通过对比 ADCP站点处涡旋作用前后的流量发现,气旋式涡旋导致的黑潮入侵是一个非常有效的跨陆架水交换过程。结合9年的 HYCOM再分析资料,首次提出中尺度涡旋影响黑潮入侵的动力机制,具体表述如下:气旋式(反气旋式)涡旋的作用改变了陆坡附近的海水垂向层结。对于上层海洋来说,层结的改变降低(增加)了陆架与深水区之间的位势涡度梯度,削弱(增强)了跨越陆坡的位势涡度障碍,使得黑潮入侵增强(减弱)。对于下层海洋来说,气旋式(反气旋式)涡旋通过调整黑潮流量以及下层海洋层结,大幅削弱(增强)了下层海洋的流速,使得上层海洋对海底地形的敏感性变弱(强),能够(无法)与下层海洋脱离开来,容易(难以)入侵到东海陆架上。
　　台湾以东中尺度涡旋数量的季节变化使得中尺度涡旋对黑潮在台湾东北入侵的季节变化产生贡献:夏季,反气旋式涡旋多于气旋式涡旋,导致黑潮在台湾东北处气旋式环流异常结构多发;冬季,气旋式涡旋多于反气旋式涡旋,导致黑潮在台湾东北处反气旋式环流异常结构多发。

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图目录

表目录

0前言

0.1研究背景及研究意义

0.2研究进展

0.3科学问题的提出及本文拟研究的主要问题

1数据和方法介绍

1.1数据介绍

1.2自组织映射分析方法

2台湾东北黑潮入侵的时空变化特征

2.1引言

2.2黑潮入侵的季节内与季节变化

2.3黑潮入侵的年际变化

2.4小结

3气旋式涡旋引起的黑潮入侵事件

3.1引言

3.2黑潮入侵事件及涡旋介绍

3.3黑潮及其入侵的变化

3.4ADCP实测资料

3.5HYCOM再分析资料

3.6海表风场和热强迫的贡献

3.7小结

4中尺度涡旋对黑潮入侵影响的机制

4.1引言

4.2气旋式涡旋影响过程的动力机制

4.3涡旋动力机制的普适性

4.4小结

5中尺度涡旋对黑潮入侵季节变化的影响

5.1引言

5.2副热带逆流区

5.3台湾以东区域

5.4涡旋的极性

5.5小结

6总结与展望

6.1论文总结

6.2未来工作展望

参考文献

致谢

个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果