吕宋海峡水通量年代际变化的物理机制研究

摘要

吕宋海峡的水通量(以下简称LST)是北太平洋西边界流动力学以及南中国海环流动力学中重要的科学问题之一,前人对其季节变化和年际变化已经进行了比较深入的研究。通过分析62年涡分辨率海洋环流模式(OFES模式)的后报数据结果,本文首次发现了LST具有显著的年代际变化。结果显示LST的年代际变化主要集中在上层(0到745米),在62年中呈现增强的趋势,并存在着与北太平洋年代际振荡(以下简称PDO)相同的1976/77年显著的“区制转换”现象。
　　通过使用经典的“绕岛环流理论”,并结合NCEP的风应力数据,本文模拟了上层LST的年代际变化。“绕岛环流理论”的结果虽然在量值上要比速度场直接算出的上层LST大许多,但是它很好地刻画了LST的年代际变化情况。这证明了北太平洋洋盆尺度风应力是影响 LST年代际变化的决定性因素。通过相关性分析,本文发现北太平洋热带海区的西风异常或者“绕岛环流理论”闭合路径内部的风应力旋度异常与LST年代际变化相关最为明显。
　　本文将上层LST的年代际变化与PDO指数做了比较,发现两者存在很强的瞬时正相关。通过计算相关关系并使用强弱PDO异常年份做风应力场和流速场的合成分析,上述的强正相关可以解释为PDO正位相年产生的阿留申低压以及伴随产生的副热带正风应力旋度异常,影响了整个北太平洋风场结构的变化,可以引起上述的太平洋热带海区的西风异常或者“绕岛环流理论”闭合路径内部的正的风应力旋度异常,从而使副热带海区与热带海区之间的0风应力旋度线北移,为了响应风场的变化,北赤道流及北赤道流分叉点纬度北移,引起了吕宋岛以东的黑潮减弱,带来了较强的上层LST。
　　本文除了发现上层LST的年代际变化与 PDO有很好的0滞后相关以外,还发现了LST次表层(185到250米)年代际变化对 PDO存在着一个5年的滞后响应。通过正反两种质点追踪的方法,本文发现PDO的年代际变化信号可以以潜沉的形式进入次表层。随之产生的具有低位势涡度特性的副热带模态水也具有相同年代际变化信号。这个位势涡度异常信号可以沿25.0-25.4 kg/m3等位势密度区间以地转流的方式传递到吕宋海峡附近的西边界流区域甚至吕宋海峡内部。该位势涡度异常信号最终影响了吕宋海峡次表层位势密度分布结构,进而引起了黑潮流套入侵南海以及净次表层LST的年代际变化。

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图目录

表目录

第1章 绪论

1 .1 物理背景

1 .2研究现状

1 .3本文研究的主要内容

第2章 数据和方法介绍

2 .1数据介绍

2 .2计算方法介绍

第3章 OF ES模式得到的LST年代际变化

3.1 OFES模式结果及验证

3 .2 LS T年代际变化

3 .3本章小结

第4章 P DO影响上层LST年代际变化的物理机制

4 .1“绕岛环流理论”结果

4.2 LST与PDO的0滞后相关

4 .3本章小结

第5章 P DO影响次表层LST年代际变化的物理机制

5.1 LST次表层与PDO的相关

5.2 PDO影响次表层LST年代际变化的机制讨论

5 .3本章小结

第6章 总结与展望

6 .1本文总结

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