西太平洋上层海洋中尺度冷涡对强热带气旋的响应

发布时间：2020-04-05 04:01

【摘要】：热带气旋与上层海洋有密切的关系,是影响上层海洋的重要天气系统,海洋中尺度涡又是海洋中普遍存在的自然现象,承担着为大尺度系统输送热、盐及营养物质的责任,影响着海域环流结构、大面积水团分布和海洋生物等。因此研究热带气旋对海洋中尺度涡的影响有重要意义。本文利用卫星遥感数据以及ROMS模型数据,以冷涡对热带气旋的响应种类、效率及其作用机制展开了讨论研究。首先明确了海洋冷涡对热带气旋的三种响应方式,分别是热带气旋能促进路径下方冷涡的生成;热带气旋能加强路径下方已有的冷涡强度;热带气旋会削弱路径外围的冷涡。路径下方由热带气旋作用生成或者加强的冷涡对热带气旋的温度响应特征表现在,相较热带气旋在一般海洋背景场引发的海表温度下降,冷涡的存在使涡旋区域内海表温度下降幅度更大、持续时间更长。之后通过统计2000-2015年经过研究区域(105°E-130°E,5°N-30°N)的热带气旋对冷涡的作用情况,得出16年内经过研究区域的热带气旋中有86%经过了冷涡,却只有不到13%的热带气旋对路径下的气旋涡造成了显著影响,反映了热带气旋对路径下方气旋涡的影响效率低下。共有41个气旋涡对经过它们的35个热带气旋响应明显,17.1%的冷涡由于热带气旋作用而生成,82.9%的冷涡得到加强。另外,统计发现热带气旋除了加强路径下方的冷涡,还会削弱路径外围的冷涡,共计12个路径外围的冷涡被热带气旋削弱。然后通过线性回归分析了热带气旋的3个参数对41个路径下生成或加强的冷涡的影响,发现其中强迫时间与冷涡参数的相关性最好,这是因为强迫时间不但结合了热带气旋的风速强度和移速,还把其作用尺度考虑其中。而冷涡的涡面积变化与热带气旋的各参数相关性都不理想,反映出冷涡的涡面积表征涡强度变化效果不明显。最后利用ROMS模型对影响冷涡热收支平衡的变量进行了分析讨论。热带气旋经过冷涡上方后,会导致冷涡损失大量热量,且失热状态能维持较长时间。根据冷涡上层海洋的热收支方程分析,导致冷涡降温失热的原因主要有:温度水平平流项、温度垂直对流项以及海气热通量项。垂直温度对流项在热带气旋经过当天皆呈下降趋势,且其值小于零,而在热带气旋经过的当天或滞后一天降到极值,之后迅速回升(2012年的例子在热带气旋过境当天,垂直对流项受到削弱,导致当天呈现上升趋势)。冷涡的温度平流项在热带气旋过境的第一天皆呈上升趋势,且大于零,后一天开始减小。冷涡的海表面净热通量在热带气旋经过当天皆呈下降趋势,且小于零,过境当天或者滞后一天降低到极值后逐步回升。在没有热带气旋作用的情况下,海气净热通量占据影响冷涡热量收支的主要因素。而当冷涡上方有热带气旋经过时,垂直对流项占据主要地位,温度平流项和海气净热通量次之。但当冷涡的次表层抬升,上升流受到削弱时,温度平流项的作用与垂直对流项的作用相当。三项的变化及其贡献占比也反映出,在冷涡对经过其上方的热带气旋的响应,主要通过三个机制。首先是热带气旋与冷涡直接进行海气热量交换,在热带气旋过境时,这一项作用不大。再者是由于热带气旋过境引起的海洋内部流动导致的热量再分布,体现为涡旋内部水平方向海流的辐聚辐散,以及由热带气旋引发的Ekman上升流,其中垂直上升流对气旋涡热量损失贡献为三项中最大。但当气旋涡表层辐散流较强时,辐散流引发的下沉流会削弱Ekman上升流,此时辐散流与垂直上升流对气旋涡失热的贡献相当。
【图文】：

图１．１西太平洋以及南海地形图逡逑Ｆｉｇｌ．ｌ邋Ｂａｔｈｙｍｅｔｒｙ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｓｔｕｄｙ邋ｒｅｇｉｏｎ逡逑由于黑潮影响，南海北部以及台湾以东海域黑潮两侧经常出现中尺度涡（管逡逑贤，２００６）。同时，西北太平洋（包括南海）是地球上热带气旋发生最多的地逡逑，生成总数约占全球的三分之一。因此西北太平洋是研究热带气旋与中尺度涡逡逑互作用的理想海域。本文选取１０５°Ｅ－１３０°Ｅ，５°Ｎ－３０°Ｎ为研究区域，来探讨中逡逑度涡对热带气旋的响应。逡逑２逦研究意义逡逑２．１上层海洋与热带气旋的相互作用逡逑

值作为热带气旋对该区域的强迫时间，依次对研究Ｋ域各格点的强迫时间进行累逡逑力ｎ。在累加前，由于ＪＴＷＣ数据提供的热带气旋位置资料为每六小时一次，精逡逑度过低不利于结果分析，因此先将数据差值到每０．６小时。图２．１即为２００６年第逡逑２号热带气旋的强迫时间示意图。逡逑３０°Ｎ－ｊ逦＾逦逡逑，，邋Ｔｆ（ｈ）逡逑２５°Ｎ－逦Ｓｊ逡逑Ｉ逡逑ｉ邋ｋＷＬｊ、邋Ｉ逡逑Ａ邋．邋．逦４邋ＬＪ0逡逑§？＞Ｎ逦，，逦＾逦－—ｙ－逦ｊ－逦逡逑１０５°Ｅ逦１１０°Ｅ．逦１１５°Ｅ逦１２０°Ｅ逦１２５°Ｅ逦１３０°Ｅ逡逑Ｌａｔ逡逑图２．１邋２００６年２号热带气旋在研究区域的强迫时间逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２．１邋Ｆｏｒｃｅｄ邋ｔｉｍｅ邋ｏｆ邋ｔｒｏｐｉｃａｌ邋ｃｙｃｌｏｎｅｓ邋Ｎｏ．邋２邋ｉｎ邋ｔｈｅ邋ｓｔｕｄｙ邋ａｒｅａ邋ｉｎ逡逑２００６逡逑２．２．２海洋冷涡各参量计算逡逑相应地，在描述中尺度海洋气旋涡强度变化时，选取其涡旋面积变化ｄＡｃ0Ｅ、逡逑最低海表高度异常变化ｄＳＳＨＡ＿、平均高度变化ｄＳＳＨＡ＿、最低温度变化逡逑ｄＳＳＴｍａｘ、平均温度变化ｄＳＳＴ＿ｎ、涡动能变化ｄＥＫＥ。逡逑涡旋面积为涡旋所占格点的面积之和
【学位授予单位】：厦门大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P732.3

【参考文献】

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1 管秉贤;袁耀初;;中国近海及其附近海域若干涡旋研究综述 Ⅰ.南海和台湾以东海域[J];海洋学报(中文版);2006年03期

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本文编号：2614507