棉兰老潜流时空变化特征的初步分析

发布时间：2020-11-13 06:13

　　 赤道西太平洋,由于多个海流和水团在此汇集,被称为水团十字路口。太平洋低纬度西边界环流系统结构复杂,不仅在上层汇聚着如南北赤道流(NEC,SEC)、棉兰老流(MC)、黑潮等表层流,更是有着存在于跃层之下的与上层环流流向相反的次表层潜流,其中包括赤道潜流(EUC)、吕宋潜流(LUC),棉兰老潜流(MUC),新几内亚沿岸潜流(NGCUC)和北赤道潜流(NEUC)等。棉兰老潜流位于南向的棉兰老流之下,在棉兰老岛近岸向北运动,是连接新几内亚潜流和北赤道潜流的关键海流,也是南半球表层以下海水跨越赤道后向北继续输运的重要载体。目前,对棉兰老潜流的结构和形成变化机理的认识较为薄弱。深入认识棉兰老海流,对阐明热带太平洋西边界环流三维动力结构、变化机制和其对质量热量的输运都有着重要的科学意义。 本文使用ARGO资料、WOA01资料、SODA同化资料与OFES模式资料,通过等密面坐标变换、断面分析,温盐分析、EOF分解,并辅之以HYCOM模拟和敏感性实验,对棉兰老潜流的时间和空间分布特征进行了初步分析,得到结论如下: (1)NGCUC通过哈马黑拉涡(HE)深层西北向扩展的涡旋作用而转向北,形成MUC。MUC垂向位于26.5~27.5位密层之间。通过不同分辨率模式的模拟和比较,认为MUC的路径辨识与数据分辨率有关,低分辨率资料如SODA中MUC为贴岸的直接北向流动,并分两支向东转向汇入NEUC。高分辨率结果则显示MUC是通过涡旋接力而成的蛇形北向流动。本质上MUC是由多个涡旋相互作用而形成。 (2)在平均状态下MUC在8°N大致可以看做拥有两个流核。在年平均状态下,近岸核心相对比较明显,其一般位于127°N以西,中心位于约1000m深度,携带的水团主要为AAIW;而远岸核心一般位于128°E以东,携带水团为SPTW下层水与NPIW的混合水,通常较近岸流核弱。远岸流核在某些月份与海洋上层的棉兰老涡旋(ME)分支相连。在实际中,两个流核可能合二为一。 (3)借鉴MUC的水团属性,对前人计算流量的方法进行了改进,制定了MUC的位势密度和盐度限制条件来求取更为精确的MUC流量。基于新方法OFES资料平均流量为15.65Sv,SODA资料为17.95Sv,HYCOM模拟为7.55Sv。 (4)基于地转流理论与涡度方程,推断出MUC等西边界潜流的产生与局地海水辐合辐散导致的垂向运动有关。强西边界流与垂向上升流或下降流改变了西边界的跃层结构,而跃层梯度与上层反向流动共同影响着潜流的产生与强度。就MUC而言,上层MC强便加剧了沿岸的下降流过程,因此跃层深度纬向梯度变大,MUC则越强。MUC春强(4月)秋冬弱的季节性变化规律与MC类似,便可使用该理论来解释。而从年际变化上来看,MUC与MC流量也存在着较强的正相关,二者流量主要变化周期均为7.79年。EOF分析的前两个主模态显示MUC受到温跃层梯度与MC强度的影响。 (5)使用HYCOM模式对热带西北太平洋海域进行了较高分辨率的气候态模拟,输出结果总体上模拟出了MUC的双核结构和涡旋式北上路径,模式输出的MUC也具有春强秋弱的变化特征。 (6)通过设计改变MC流量的敏感性实验,验证了MUC对上层环流与斜压性强弱的响应。结果证实,MC强时,棉兰老东部海域斜压性加强,则位密下限放宽的MUC流量增大,其增强主体为北向流动的深层水,反之亦然;而MC的强弱反作用于次表层附近的SPTW下层水输运,这是由于MC的流动幅度扩展造成的。
【学位单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2011
【中图分类】：P733
【部分图文】：

图 0-1 赤道西太平洋地形分布。图中红色标号为岛屿，1 为棉兰老岛，2 为吕宋岛，3 为萨马岛，4 为加里曼丹岛，5 为苏拉威西岛，6 为哈马黑拉岛，7 为新几内亚岛；蓝色标号为海或海峡，1 为保和海，2 为苏禄海，3 为苏拉威西海，4 为望加锡海峡，5 为爪哇海，6 为班达海，7 为哈马黑拉海Fig. 0-1 Topography of western tropical Pacific Ocean. The red labels indicate theislands. No.1 is Mindanao Island; No.2 is Luzon Island; No.3 is Samar Island; No.4 isKalimantan Island; No.5 is Celebes Island; No.6 is Halmahera Island; No.7 is NewsGuinea. The blues labels indicate the seas or straits. No.1 is Bohol Sea; No.2 is Sulu Sea;No.3 is Celebes Sea; No.4 is Makassar Strait; No.5 is Java Sea; No.6 is Banda Sea;No.7 is Halmahera Sea.从地形方面来看，菲律宾附近海域地势变化较大。由于该海域为群岛海域，

图 0-2 热带西太平洋环流分布图[1]Fig. 0-2 Circulation distribution of the western tropical Pacific Ocean.[1]0.2.3 水团概述热带西太平洋海域水团结构复杂，众多水团不断引入和带出该海域。因此 Fineet al.[1]将该海域称为在高纬度生成的跃层水和中层水的“水团十字路口”。水文资料分析结果表明，在次表层，高盐的北太平洋热带水（North Pacific Tropical Water，NPTW）被 NEC 携带抵达西边界后，一部分流入黑潮，另一部分则流入 MC[34, 38, 39]。而 NGCUC 则携带形成于南半球的高盐南太平洋热带水（South Pacific TropicalWater，SPTW）进入热带西太平洋，受到 MC 的阻挡，SPTW 较浅的部分被 NECC和 EUC 携带转向东输送，而其较深的部分，与同样起源于南半球的南极中层水（Antarctic Intermediate Water，AAIW）共同向北扩散，并与 MUC 相连接[1, 40]。

1.2.2 地转流的计算方法在实际海洋调查中，温盐等水文数据的获取相对较为容易，而准确流速则相对较难获得。一方面，直接测流受到仪器和方法的制约，成本较高。另一方面，大洋环流中研究的海流为准定常流，需要经过长时间的欧拉平均处理；短时间测流，由于所测数据受到各种因素影响，难以满足研究需要。由于温盐等慢变数据相对易于获取，在实际应用中，经常采用温盐场反演地转流的方法来近似地估计流场。通过温盐求地转流，是利用较易观测到的温度、盐度和深度（压力）资料，首先计算海水的密度或比容，进而进行等压面之间的位势差计算，再进行地转流的计算，具体步骤如下[63]：
【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 胡敦欣,崔茂常;THE WESTERN BOUNDARY CURRENT OF THE PACIFIC AND ITS ROLE IN THE CLIMATE[J];Chinese Journal of Oceanology and Limnology;1991年01期

2 王凡,胡敦欣;DYNAMIC AND THERMOHALINE PROPERTIES OF THE MINDANAO UNDERCURRENT,PART Ⅱ: THERMOHALINE STRUCTURE[J];Chinese Journal of Oceanology and Limnology;1998年03期

3 王凡,胡敦欣;PRELIMINARY STUDY ON THE FORMATION MECHANISM OF COUNTER WESTERN BOUNDARY UNDERCURRENTS BELOW THE THERMOCLINE——A CONCEPTUAL MODEL[J];Chinese Journal of Oceanology and Limnology;1999年01期

4 Peter C Chu;Determination of the Current System on Isopycnal Surface Between Mindanao and New Guinea from GDEM[J];Chinese Journal of Oceanology and Limnology;2003年03期

5 谢玲玲;田纪伟;胡敦欣;王凡;;A quasi-synoptic interpretation of water mass distribution and circulation in the western North Pacific II:Circulation[J];Chinese Journal of Oceanology and Limnology;2009年04期

6 管秉贤;棉兰老冷涡的变异及其与El Ni?o的关系[J];海洋与湖沼;1989年02期

7 丁宗信,白虹;萨马岛以东海域的一个次表层暖涡[J];海洋与湖沼;1993年04期

8 苏纪兰;如何正确认识Argo计划[J];海洋技术;2001年03期

9 王庆业;张绪东;;热带西太平洋潜流模拟:(Ⅱ)潜流结构与输运及其季节变化[J];海洋预报;2009年03期

10 ;Meso-scale circulation at the intermediate-depth east of Mindanao observed by Argo profiling floats[J];Science China(Earth Sciences);2010年03期

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1 王庆业;热带西太平洋环流动力结构分析与模拟[D];中国科学院研究生院（海洋研究所）;2006年

2 周慧;北太平洋西边界流系的某些特征及变化规律研究[D];中国海洋大学;2006年

3 谢玲玲;西北太平洋环流及其与南海水交换研究[D];中国海洋大学;2009年

本文编号：2881845