南海北部内孤立波三维数值模拟

摘要

过去对于南海北部源于吕宋海峡的大振幅内孤立波数值模拟研究多局限于理想地形和二维数值模拟,最新的研究表明,内孤立波在吕宋海峡的生成过程存在显著的三维特性。本文采用基于真实地形、潮汐的高分辨率三维非静力近似数值模式 MITgcm,对南海北部覆盖整个吕宋海峡的内孤立波生成及其深海传播过程进行了数值模拟研究。
　　本文通过将模拟结果与已被广泛使用的潮汐数据集,现场纬向流速观测数据及SAR图片进行对比,验证了模拟结果的准确性。之后通过海面高度梯度的变化规律,分析了a波的三维形成过程,发现a波主要源于萨布塘岛西南侧海域所激发的内波与西侧恒春海脊中部局地激发的内波间的波波相互作用。基于斜压能通量的变化规律,发现b波主要源于台湾岛南侧与恒春海脊中北部,b波为由北向南逐渐形成,在其形成过程中存在显著的南向斜压能通量。
　　基于斜压能通量与多个无量纲参数,本文细致讨论了吕宋海峡中内孤立波的主要源地并评估了其生成机制,发现吕宋海峡中内孤立波的主要源地为分布于吕宋海峡东西两座海脊的8个不同的海区,内孤立波的生成机制为混合山后波机制或内潮波机制,南海北部大振幅、长波峰线的内孤立波则源于多个不同源地内波间的波波相互作用;吕宋海峡处激发的东向传播的内孤立波主要源于东侧兰屿海脊北部。
　　本文通过三个敏感性实验进一步研究了K1、M2分潮对南海北部大振幅内孤立波的贡献及吕宋海峡处纬向不均匀温盐分布对南海北部大振幅内孤立波生成与传播过程的影响。结果显示,单独的K1分潮无法激发显著的内孤立波信号;在南海北部,b波主要受M2分潮支配,全日分潮对其影响很小,a波的形成则同时由全日分潮与半日分潮的共同支配;第二模态内孤立波主要受M2分潮影响,而第一模态内孤立波则由全日分潮与半日分潮的共同支配;吕宋海峡温盐分布的纬向不均匀能够显著增加西传内孤立波波列中内孤立波的数量及振幅,但不会影响吕宋海峡西传大振幅内孤立波的三维生成过程与源地,在研究,尤其是预报源自吕宋海峡的内孤立波,时应考虑其影响。

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1 引言

1.1南海北部自然环境简介

1.2 南海北部内孤立波研究的意义

1.3 南海北部内孤立波研究现状

1.4 本文的主要研究内容

2 MITgcm模式的介绍

2.1 MITgcm介绍

2.2 模式控制方程

2.3 模式的网格划分

3 模式设置

3.1 三维标准实验（E3D-STD）设置

3.2 敏感性试验设置

4 模式验证

4.1 正压潮模拟结果验证

4.2 模拟流速与实测流速对比

4.3 模拟结果与SAR图片对比

5 内孤立波三维生成与传播过程

5.1 南海北部内孤立波三维传播过程

5.2 a波在吕宋海峡海域的三维生成过程

5.3 b波的生成过程

5.4 内孤立波波速及激发时间分析

6 吕宋海峡内波源地及生成机制分析

6.1 吕宋海峡内波源地分析

6.2 吕宋海峡各源地内波生成机制分析

7 敏感性实验结果分析

7.1 K1分潮对南海北部内孤立波的影响

7.2 M2分潮对南海北部内孤立波的影响

7.3 纬向不均匀温盐分布对模拟结果的影响

8 结论与展望

8.1 结论

8.2 展望

参考文献

致谢

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