南海北部环流和陆架陷波研究

发布时间：2017-12-19 12:39

  本文关键词：南海北部环流和陆架陷波研究　出处：《中国海洋大学》2015年博士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：陆架海区资源丰富,与人类生活和经济开发关系密切,研究陆架海区的环流对于更好的开发和利用陆架浅海资源具有重要的意义。南海北部陆架海区的环流对于近岸低盐水、泥沙和污染物在南海北部海域的输运以及生态环境都有重要的影响。南海北部陆架浅海的环流已有很多的研究成果,然而夏季粤西沿岸流、琼州海峡流和北部湾环流这一环流系统的动力机制和相互关系还存在一些争议,冬季对于南海北部逆风流的驱动机制也没有完全达成共识。陆架陷波一般具有几天的周期,对于陆架区的环流有重要的作用,而南海北部的台风等极端天气过程较为频繁,对于极端天气过程激发的短时间尺度的陆架陷波等动力过程对环流和水交换贡献的研究目前来讲比较少。因此本文在分析观测资料的基础上,结合高分辨率的三维斜压数值模型,并进行一系列数值敏感性试验,研究了夏季粤西沿岸流、琼州海峡流和北部湾环流系统的变化特征、相互关系及其影响因素。探讨了冬季东北风持续吹刮和减弱期间,南海北部陆架上东北向逆风流的主要动力过程。指出了采用sigma坐标的数值模型在陆坡海域模拟南海暖流时可能存在的问题,并提出了针对模型的改善方案。本文还初步探讨了南海北部台风过程和寒潮大风激发的陆架陷波的基本特征和传播规律。主要取得了以下创新性成果：1.分析了北部湾长时间序列的锚系海流观测,发现夏季低频海流不完全受季风控制,并基于一个全球大区域嵌套北部湾小区域的模型对北部湾夏季环流机制进行了研究。冬季和夏季北部湾北部都存在一个气旋型环流,冬季北部湾环流结构与传统风生环流理论提出的气旋型环流相一致,而夏季北部湾北部单点海流站观测的低频流主要以西北向或西向为主,这与传统风生正压流理论的结构相反。夏季北部湾气旋型环流由潮流非线性作用和风生斜压流共同驱动。本文研究了红河冲淡水对北部湾环流的影响,并分析了夏季西南季风和红河冲淡水的联合效应对北部湾北部气旋式环流的作用。红河冲淡水对北部湾夏季环流作用非常显著,由于北部湾北部海域地形相对比较平坦,当夏季西南季风较强时,一部分红河冲淡水会气旋式偏转,使表层的气旋型环流得到加强。2.构建了一个针对南海北部陆架浅海的高分辨三维斜压环流模型,并在此基础上系统的描述和分析了粤西沿岸流-琼州海峡流-北部湾环流系统的特征和相互关系。通过敏感性数值试验揭示了夏季粤西西南向沿岸流和琼州海峡西向流的动力机制和影响因子：珠江冲淡水在夏季粤西西南向沿岸流的形成和发展中起非常重要的作用：粤西西南向沿岸流处于一个地转平衡,在跨越陆架方向上,正压梯度力和斜压梯度力与科氏力相平衡,海流除了对水位变化的正压响应比较显著以外,对海表面浮力强迫的斜压响应同样对西南向沿岸流的形成有非常重要的贡献;粤西西南向沿岸流对琼州海峡西向流的贡献不容忽视,但不是主要的驱动机制。3.揭示了冬季东北风松弛期间,南海北部陆架上间歇出现的东北向逆风流的动力过程：季风松弛过程中,陆架上出现的间歇性逆风流以正压流为主导；在东北风减弱的前几天内,沿陆架方向指向东北的压强梯度力为东北向逆风流提供初始的驱动力,随着陆架上水位的调整,东北向逆风流向地转平衡逐渐调整过渡,并达到稳定,此时跨越陆架方向上的压强梯度力是维持东北向逆风流的主要机制。我们还指出,冬季季风减弱期间,南海北部西南向沿岸流和西南向陆坡流能够影响陆架上水位的分布和调整,进而对于东北向逆风流的出现有所贡献。4.当台风从西太平洋向西移行进入南海时,在南海北部沿岸形成西南向的风,沿岸风驱动向岸的Ekman输运,引发沿岸增水,形成陆架陷波的“波源”,然后沿着南海北部近岸海域向西南传播。其中一部分穿过琼州海峡后继续向西传播,而另一支被海南岛俘获,并绕岛逆时针运动形成绕岛波。波动的能量聚集在岸界处：我们揭示了南海北部陆架陷波的空间结构和基本特征以及寒潮大风与台风引起的陆架陷波的不同特点,局地风可以通过向岸或离岸的海水输运增强或减弱陆架陷波信号；雷州半岛和海南岛附近陆架宽度的突然变窄可能导致陆架陷波发生散射,是陆架陷波在绕过琼州海峡后的传播发生速度变化的重要原因之一。
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P731.2

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本文编号：1308024