孟加拉湾涡流相互作用的能量学研究

发布时间：2020-07-24 03:49

【摘要】：本文主要使用全球简单海洋资料同化系统SODA(Simple Ocean Data Assimilation)制作的海洋再分析数据产品和美国国家环境预报中心NCEP(National Centers for Environmental Prediction)制作的风场资料,合成分析了2000至2016年印度洋西南季风爆发日期及风场异常受厄尔尼诺(El Nino)/拉尼娜(La Nina)事件的影响,运用能量学方法对2000至2015年夏季及秋季孟加拉湾(BOB,Bay of Bengal)海域的涡流相互作用的年际变化特征进行了诊断。夏季及秋季是印度洋西南季风爆发和盛行的季节。作为强劲的气候异常信号,El Nino/La Nina事件的发展可以改变印度洋的大气环流。本文通过分析西南季风爆发日期与海洋尼诺指数(ONI)的相关性来找出西南季风爆发与El Nino/La Nina事件之间的关联。通过合成1000hpa和850hpa等压面上的风速资料,分别讨论了El Nino及La Nina事件影响下西南季风爆发前后的风速及风向异常情况。结果表明:El Nino事件的发展会推迟西南季风的爆发,孟加拉湾上空的风场没有明显增强;La Nina事件带来的影响相反,季风爆发日期提前,孟加拉湾上空的风场得到显著增强。印度洋偶极子(IOD,Indian Ocean Dipole)事件发展出的赤道印度洋纬向海温异常梯度也会驱动印度洋大气风场出现异常变化。合成并比较了不同IOD异常事件对热带东印度洋孟加拉湾上空风场的调制作用,结果表明:IOD负异常年,孟加拉湾上空的西南风得到增强,且呈现出较弱的气旋式环流异常。孟加拉湾涡动能(EKE,Eddy Kinetic Energy)高值主要集中在湾内的西边界北部海域和湾口的东西两侧海域。合成结果表明:IOD负异常年孟加拉湾的涡-流相互作用较IOD正异常年更强。分析表明由于IOD负异常年孟加拉湾上空的风场更强,孟加拉湾上层海洋的流速剪切增大,且海洋内部不稳定过程增强,因此涡-流相互作用增强,更多的海洋能量从平均流场被转化到涡旋场中。此外,检验发现孟加拉湾湾口区的EKE在IOD负异常年容易发展出一种与气候态存在显著差异的空间分布形态,因此文中选取典型的强IOD负异常年2010年作为个例展开分析。对异常海域的涡动能收支的进一步研究发现,年际变化的主要影响因素为海洋内部的压强做功,其次是正压不稳定过程和平流做功,海表风应力做功贡献较小。
【学位授予单位】：浙江海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：P731.2
【图文】：

第一章 绪论秋季东印度洋表层环流及涡动能特征的研究度洋作为我国“一带一路”国家战略线路上的关键性海域，其受季季节内振荡等大气过程影响，海气界面上的能量、动量和物质交换是欧亚大陆重要的水汽来源，孟加拉湾是热带东印度洋的边缘海，气相互作用可以调节向陆的水汽输送。由于赤道流系、边缘海环流是北印度洋环流体系的重要组成部分，对东西海盆两侧、近赤道区盐的再分配起重要作用，进而影响区域乃至全球气候变化，因此针究对于加深区域气候变化的理解和为预报南亚季风区的旱涝灾害提着重要意义。

6由 SODA、OSCAR 和 AVISO 资料绘制的 2000-2015 年夏秋季（6-11 月）孟加拉湾 EKE 气候态的空间分布如图 2.1 所示。从图中我们可以看到研究区域内的 EKE 高值区除了显著体现在在赤道上以外，集中于孟加拉湾湾口两侧（5°-10°N）和湾内西边界的西北部（12°-18°N）附近海域。由于湾口两侧的 EKE 强度更强、形态更显著也是前人研究工作中提到的赤道风场变化信号通过赤道开尔文波传至东边界后沿着边界传播时逐渐激发出向西传播的罗斯贝波以调制整个的孟加拉湾的边缘起始“波动图 2.1 2000 至 2015 年孟加拉湾夏秋季 EKE 的气候态均值，分别由(a)SODA, (b)OSCAR和(c)AVISO 数据制作得到；(d)图为 SODA、OSCAR 和 AVISO 资料制作得到的孟加拉湾区域平均(3°-22°N，80°-100°E)的 EKE 时间序列, (e)图为(d)中的时间序列做年际尺度(2-8 年)的滤波得到的结果，图中单位均为 cm2/s2Figure 2.1 Spatial Distribution and Time Series of EKE Climate in Summer andAutumn of theBay of Bengal from 2000 to 2015, made from (a) SODA, (b) OSCAR and (c)AVISO data,respectively.(d) The EKE time series obtained from SODA, OSCAR andAVISO data in the Bayof Bengal (3°-22°N，80°-100°E).(e) The result of filtering the time series in (d) on the interannualscale (2-8 years) .All the units in the graph are cm2/s2.

域与 OSCAR 和 AVISO 相比较小，SODA 仍能较好地模拟出孟加拉湾湾边界附近地涡动能高值区，说明 SODA 在模拟湾口西侧西南季风流的不湾口东侧受赤道风场遥强迫效应反射出罗斯贝波方面比较成功。从 OSCA以很好地看到在湾内东边界沿岸的有连续的涡动能高值分布，这与前人的合( Chen et al., 2018)，但是 SODA 数据在该区域的模拟结果较弱，说明拟赤道风场激发波动并在到达东边界后继续沿岸传播的方面存在一定的缺)展示了 SODA、OSCAR、AVISO 在孟加拉湾海域平均(3°-25°N，75°EKE时间序列，SODA与AVISO时间序列的相关系数为0.5479，SODA与序列的相关系数为 0.3220，相关性均通过 95%置信度的 T 检验。虽然 SO算得到的 EKE 数值较小，但从图 2.1(e)中可以看到经过年际尺度滤波(2-ODA 时间序列与 AVISO 数据和 OSCAR 数据结果非常吻合，相关系数21 和 0.9514，表明其能较好的刻画出孟加拉湾整体涡动能的年际变化，加上也能较好的体现湾口的两个涡动能高值区，故分析后认为使用 SODA湾口区 EKE 的年际差异是可行的。

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本文编号：2768280