第二岛链对副热带逆流区域海洋涡旋的影响

摘要

本文利用HYCOM模式全球同化结果（2004-2011年），结合AVISO卫星资料（1993-2010年）的海平面高度场，运用涡旋检测和自动追踪技术，配合Okubo-Weiss数法修正对涡旋特征进行了分析，研究了副热带逆流区域（STCC）以及附近区域（10°N～30°N、130°E～160°E）涡旋的特征；另外，本文统计了涡旋在通过群岛时其路径、形态以及涡旋强度、Rossby数等特性所发生的变化，继而讨论了第二岛链的岛屿地形对其东侧西移而来的涡旋产生的影响，最终得到了如下结论：
　　在第二岛链附近HYCOM全球同化结果与AVISO资料的海平面高度场间相关系数大于0.8，且因 HYCOM资料具有更高的空间分辨率，因此本研究以HYCOM资料为主，以AVISO资料为验证。在STCC区域共检测到反气旋涡3171个，气旋涡3214个，反气旋涡自身的闭合特性更有利于保持各项涡旋性质，而气旋涡则容易耗散掉。反气旋涡在各纬度带上的平均半径要大于气旋涡，且两者都在22°N达到极大值。本文研究第二岛链在12°N-28°N之间的部分，恰好位于副热带逆流区涡旋活动大值区的南北两侧。多年平均的涡旋动能（EKE）同样以22°N为中心成带状分布，且自东向西逐渐增强。但是，第二岛链西侧的EKE却较东侧减少约30％，显示出岛屿对涡旋能量的损耗及对其移动的阻挡作用。
　　通过第二岛链附近的涡旋，其轨迹呈现不同的形态，其中反气旋涡和气旋涡的通过比例分别为88%和77%，且前者多数保持完整形态通过，而后者则更多的分裂通过。尺度大且Rossby数小的弱涡更容易在向西的移动中通过岛屿，且反气旋涡比气旋涡更加满足这一规律。同时，非线性系数较小的涡旋更有利于保持涡旋的完整性。几乎所有的涡旋通过群岛后振幅衰减，衰减比例可达50%。涡旋在通过群岛之后强度减弱，半径减小，表明岛屿地形涡旋能量的耗散作用。涡旋强度越强的涡，通过岛屿后其振幅的衰减比例越大。涡旋中心遇到较大的岛屿时，若涡旋自身弱而小，没有足够的能量将自身摊开的足够大，最终只是耗散水体导致崩溃消失；若仅涡旋的一部分遇到岛屿，则易发生形变，使得涡旋变得更加斜长，继而导致两个涡核的产生，分裂后的涡旋尺度更小，能量更弱，有的能够通过群岛，有的则减弱消失。

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1 前言

1.1北太平洋副热带逆流(STCC)研究现状

1.2 STCC区域涡旋的时空分布特征及运动机制研究现状

1.3 地形对涡旋移动影响的研究现状

1.4研究内容及意义

2 数据介绍与方法

2.1数据介绍

2.2计算方法与模式介绍

3 STCC区域涡旋特征分析

3.1引言

3.2涡旋个数、尺度及生命周期

3.3涡旋的振幅、涡度及涡旋动能（EKE）

3.4涡旋的路径、生消、速度及非线性系数

3.5本章小结

4 STCC区域岛屿对涡旋的影响

4.1引言

4.2岛屿对涡旋路径及形态的影响

4.3 岛屿对涡旋强度的影响

4.4个例分析

4.5本章小结

5 结论与展望

5.1基本结论

5.2创新之处

5.3未来工作展望

参考文献

致谢

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