东海上层海洋对台风响应的数值模拟研究

发布时间：2020-06-22 18:10

【摘要】：台风是一种强破坏性天气系统,其过境时常伴随强烈降水,并在沿海区域形成风暴潮,在海面引起巨浪,对沿海地区海上交通输运、海洋工程、渔业以及人民的生命财产、造成极大的威胁和损失。2004年8月,台风云娜经过东海,其风力极强,最大风速可达58m/s,并伴随着超过900毫米的最大降水量;影响范围广,受灾区域达到50个县市,是登陆中国大陆很强的一次台风,它对中国东南沿海造成了严重的生命财产损失。紧接着的另一个台风鲇鱼刚好由南向北穿过整个东海陆架。研究这两次台风不仅仅具有很重要的科学意义,同时具有更重要的社会价值。本文运用MITgcm模式对两次连续的台风云娜和台风鲇鱼经过东海时,东海上层海洋对台风的响应进行研究。研究结果表明:两次台风经过东海时,会引起东海大范围的海表面温度下降,最大降温可达4℃。海表面温度下降比台风的到来相对滞后1天左右,同时呈明显的右偏性,即台风路径的右侧降温幅度比左侧大。由于台风强烈的搅拌作用,混合层深度加深10-20 m,同时混合层内的海水温度下降。对海水的温度控制方程和连续性方程各项分析的结果表明,混合层内垂向对流引起的上升流和流速剪切引起的强烈的垂向扩散即卷夹效应是造成海水温度下降的主要动力因素。两次连续的台风过程,海水降温会出现累积效应。第二次台风可使海表面温度继续下降,混合层深度继续加深。但海表面温度下降和混合层加深的幅度与速率都比第一次台风小。台风过境东海时,在表层引起气旋式流场,流动的方向右偏风应力方向约45°。表层流场形成以后,流速随即做顺时针旋转。台风消失后,流速呈近惯性振荡,周期约为1天。海洋深层流速与混合层内流速相反。从相位上看,流速在垂向向上传播,意味着能量向下传播,近惯性波动将台风输入到上层海洋中的机械能传递到下层海洋。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：P75;P732.3
【图文】：

均匀分布,数值模式,模拟区域

——东海，数值模拟区域为Ｅ１１７。逡逑至Ｅ１３２．２。，Ｎ２４°至Ｎ４３．５°。该区域包含整个渤海、黄海和东海以及部分西北太平洋（如图２－逡逑１所示）。模式的网格沿水平方向均匀分布，分辨率为０．０５°邋ｘ0．0５°，垂向上分为４０个标准层。逡逑模式网格的垂向厚度和对应深度如表２．１所示。模式采用的地形数据取自全球地形数据逡逑ＥＴ０Ｐ０２，该数据包括全球区域，分辨率为０．０３°ｘ０．０３°。将ＥＴ０Ｐ０２数据二维插值到模式网逡逑格点上，即得到模式地形数据。为保证模式计算的稳定，本文对地形数据进行了平滑处理，处逡逑理的方法是３ｘ３中值平滑方法。即每个网格点的地形数据都取该网格点周围的９个网格点的逡逑平均值。最大水深和最小水深分别设置为３０００邋ｍ和５邋ｍ。逡逑－ＭＶ逡逑３0°ｎ邋？邋Ｃｈｉｎａ逦ｃ邋，逡逑Ｗｉｊ＾邋＾逡逑２４邋Ｎ邋ｉ逦ｉ逦ｉ逡逑ＩＩ８°Ｆ－；逦Ｉ２１°Ｅ逦１２４°Ｅ逦Ｉ２７（、Ｅ逦Ｉ３０°Ｅ逡逑图２－１数值模式的模拟区域图。其中红色方框为本文研究的东海区域逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２－１邋Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ邋ａｒｅａ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｎｕｍｅｒｉｃａｌ邋ｍｏｄｅｌ．邋Ｔｈｅ邋ｒｅｄ邋ｂｏｘ邋ｉｓ邋ｔｈｅ邋Ｅａｓｔ邋Ｃｈｉｎａ邋Ｓｅａ邋ｒｅｇｉｏｎ邋ｓｔｕｄｉｅｄ邋ｉｎ逡逑ｔｈｉｓ邋ｐａｐｅｒ．逡逑７逡逑

断面,东海陆架,陆坡,东海

图３－４东海陆架上的Ｎ２８°断面（红色）和东海陆坡上的ＰＮ断面（蓝色）逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋３－４邋Ｎ２８°邋ｓｅｃｔｉｏｎ邋ｏｎ邋ｔｈｅ邋Ｅａｓｔ邋Ｃｈｉｎａ邋Ｓｅａ邋ｓｈｅｌｆ邋（ｒｅｄ）邋ａｎｄ邋ｔｈｅ邋ＰＮ邋ｓｅｃｔｉｏｎ邋ｏｎ邋ｔｈｅ邋Ｅａｓｔ邋Ｃｈｉｎａ邋Ｓｅａ邋ｓｌｏｐｅ邋（ｂｌｕｅ）逡逑Ｎ２８°断面的流速的１月和８月份的垂向分布如图３－５所示。从图３－５ａ看到，在冬季，向逡逑南的沿岸流主要分布在近岸区域约Ｅ１２２。以西的２０ｍ水深以浅的区域，并且流速在表层最大，逡逑随着水深的增加，流速略微减小。离岸线越来越远，发现向北的台湾暖流。冬季的台湾暖流表逡逑层流速稍慢，随着水深的增加，流速增大，最强的流速出现在约２０邋ｍ层，较强的流速保持在逡逑水深４０ｍ以浅的水层，水深继续加深，流速开始变小。台湾暖流在Ｅ１２２．６。处流速开始沿离岸逡逑方向变小，甚至出现向南的流速。结合空间水平分布（图３－２），这是由于台湾暖流在此处向东逡逑转向导致北向流速比较小。该断面处夏季的北向流速分量的垂向分布则表明（图３－５ｂ），从近逡逑岸到远处，流速基本向北，除了在Ｅ１２３．５。处附近。在Ｅ１２３．５。处出现的向南流速是由于台湾暖逡逑流在此处做顺时针转向的缘故（图３－３）。夏季的台湾暖流在整个水层垂向上都很强

【参考文献】