南海中尺度过程对台风引起的近惯性内波的影响
发布时间：2021-06-28 10:23
热带气旋激发的近惯性内波是大气将能量传输至海洋的重要方式之一。据前人研究中尺度涡旋可以调制近惯性能量的传输,但具体是如何影响其传输过程还尚未可知。中国南海作为世界上受热带气旋影响最频繁的地区之一,其海域宽广,深度变化较大,蕴含着丰富的多尺度海洋过程。因此本文使用现场观测数据和数值模拟研究了中尺度气旋涡和反气旋涡对台风激发的近惯性内波的影响。本文首先在Kunze（1985a）的基础上推导了背景流对近惯性内波频散关系的影响,并修正了其中的部分错误。其次通过锚系浮标、潜标阵列实测资料对从观测站位中心经过的2014年第15号台风“海鸥”（Kalmaegi）的热力学、动力学响应,以及中尺度涡旋对其的调制作用进行研究。结果表明台风引起的上层海洋的降温在台风路径右侧比左侧大,表层海洋可以同时表现出“热泵”和“冷抽吸”现象。受正涡度控制的站位的近惯性能量垂向集中在上200m,受负涡度控制的站位的近惯性能量的影响的深度可达700m。在排除风场输入能量不同的因素后,结合两个站位涡度变化、层化和剪切的变化等因素,我们认为台风右侧区域背景场若受气旋涡控制,在台风风应力的影响下,其垂向混合的强度增加,因此近惯性...
【文章来源】：南京信息工程大学江苏省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
根据密度剖面计算而得的浮性频率的分布（周/小时，摘自Wunsch和Ferrari，2004[2]）
第一章引言31.2近惯性内波及其研究进展近惯性内波(Near-inertialInternalWaves,NIWs)是频率接近于局地惯性频率的一种内波，有时也称近惯性振荡，其具备内波的特性，在GM连续谱上可以得到很好地表征。如图1.2所示，在局地惯性频率附近所对应的能量峰值即为近惯性内波所激发，而在半日潮M2位置处对应的能量峰则是内波另一个主要激发源—内潮所带来的贡献。与内潮相似，近惯性内波在全球范围内都有能量的输入[6]，这些能量可以表现为强剪切力，因此可能是上层海洋混合能量来源的主要贡献者，并且这部分能量的输入可能会影响上层海洋的各种过程，包括生物、地球化学以及气候等方面[7]。与内潮不同的是，近惯性内波具有高频间歇性，且在相同的能量下，其垂直位移较内潮而言更小，也就是说对于近惯性内波而言，其动能与势能之比要大得多，这使其比内潮更加难以观察（如卫星观测等手段）[8]。图1.2流速旋转谱。流速数据来源于WESTPAC1实验的WHOI699锚系点。蓝色实线表示顺时针运动，虚线为逆时针运动[9]Webster最先总结了观测现象中的惯性振荡，虽然大部分观测集中于上层海洋，但实际上从亚热带至极地的深海位置都能观测到近惯性振荡[10]。Pollard和Millard首次提出以一个简单的平板模型，即通过安装在锚系浮标的传感器上获得的风应力强迫来计算近
第一章引言5现时，水平方向上的辐合辐散使得层化的海水上下起伏，激发了频率为局地惯性频率的内波，这些波动随后自由地向下辐射到层化海水的内部，在混合层中耗散能量，通过波-波相互作用将能量转移到其他频率的波中，并最终以湍流混合的形式消耗。由于这些波动在临界纬度处被激发，因此波动的传播主要向赤道方向[21]。图1.2.2近惯性内波生成、传播的过程示意图[27]1.3上层海洋对热带气旋的响应的研究现状热带气旋是一种起源于热带或副热带26.5℃以上海洋的中尺度暖心低压，主要是由海洋热传导驱动[28]。热带气旋根据其最大风速进行分类，其中最大风速定义为在10m高度处风的最大风速。国际上通常分为将热带气旋分为6个等级，即热带低压、热带风暴、强热带风暴、台风、强台风和超强台风。通常将在西北太平的热带气旋洋称为台风，将在北大西洋西部和北太平洋东部地区称为飓风，在其他地方则称为强热带气旋。台风在一年四季均可观测，在西北太平洋地区，台风在夏末秋初达到最盛，而在其他地区，如北大西洋，则主要在6-11月发展。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Features of near-inertial motions observed on the northern South China Sea shelf during the passage of two typhoons[J]. CHEN Shengli,HU Jianyu,POLTON Jeff A.. Acta Oceanologica Sinica. 2015(01)
[2]上层海洋对台风的响应和调制机理[J]. 陈大可,雷小途,王伟,王桂华,韩桂军,周磊. 地球科学进展. 2013(10)
[3]热带风暴天鹰期间南海西北部海域内部响应的观测分析[J]. 徐振华,尹宝树,侯一筠. 海洋科学. 2010(08)
[4]Observation of ocean current response to 1998 Hurricane Georges in the Gulf of Mexico[J]. LAI Ronald J,HUANG Norden E,LIU W Timothy. Acta Oceanologica Sinica. 2006(01)
[5]我国热带气旋研究十年进展[J]. 陈联寿,孟智勇. 大气科学. 2001(03)
博士论文
[1]南海北部上层海洋对热带气旋的响应[D]. 杨兵.中国科学院研究生院(海洋研究所) 2016
[2]南海北部近惯性振荡研究[D]. 管守德.中国海洋大学 2014
硕士论文
[1]风对海洋低频运动的能量输运与能量的垂向传播[D]. 周磊.中国海洋大学 2005
本文编号：3254145
【文章来源】：南京信息工程大学江苏省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
根据密度剖面计算而得的浮性频率的分布（周/小时，摘自Wunsch和Ferrari，2004[2]）
第一章引言31.2近惯性内波及其研究进展近惯性内波(Near-inertialInternalWaves,NIWs)是频率接近于局地惯性频率的一种内波，有时也称近惯性振荡，其具备内波的特性，在GM连续谱上可以得到很好地表征。如图1.2所示，在局地惯性频率附近所对应的能量峰值即为近惯性内波所激发，而在半日潮M2位置处对应的能量峰则是内波另一个主要激发源—内潮所带来的贡献。与内潮相似，近惯性内波在全球范围内都有能量的输入[6]，这些能量可以表现为强剪切力，因此可能是上层海洋混合能量来源的主要贡献者，并且这部分能量的输入可能会影响上层海洋的各种过程，包括生物、地球化学以及气候等方面[7]。与内潮不同的是，近惯性内波具有高频间歇性，且在相同的能量下，其垂直位移较内潮而言更小，也就是说对于近惯性内波而言，其动能与势能之比要大得多，这使其比内潮更加难以观察（如卫星观测等手段）[8]。图1.2流速旋转谱。流速数据来源于WESTPAC1实验的WHOI699锚系点。蓝色实线表示顺时针运动，虚线为逆时针运动[9]Webster最先总结了观测现象中的惯性振荡，虽然大部分观测集中于上层海洋，但实际上从亚热带至极地的深海位置都能观测到近惯性振荡[10]。Pollard和Millard首次提出以一个简单的平板模型，即通过安装在锚系浮标的传感器上获得的风应力强迫来计算近
第一章引言5现时，水平方向上的辐合辐散使得层化的海水上下起伏，激发了频率为局地惯性频率的内波，这些波动随后自由地向下辐射到层化海水的内部，在混合层中耗散能量，通过波-波相互作用将能量转移到其他频率的波中，并最终以湍流混合的形式消耗。由于这些波动在临界纬度处被激发，因此波动的传播主要向赤道方向[21]。图1.2.2近惯性内波生成、传播的过程示意图[27]1.3上层海洋对热带气旋的响应的研究现状热带气旋是一种起源于热带或副热带26.5℃以上海洋的中尺度暖心低压，主要是由海洋热传导驱动[28]。热带气旋根据其最大风速进行分类，其中最大风速定义为在10m高度处风的最大风速。国际上通常分为将热带气旋分为6个等级，即热带低压、热带风暴、强热带风暴、台风、强台风和超强台风。通常将在西北太平的热带气旋洋称为台风，将在北大西洋西部和北太平洋东部地区称为飓风，在其他地方则称为强热带气旋。台风在一年四季均可观测，在西北太平洋地区，台风在夏末秋初达到最盛，而在其他地区，如北大西洋，则主要在6-11月发展。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Features of near-inertial motions observed on the northern South China Sea shelf during the passage of two typhoons[J]. CHEN Shengli,HU Jianyu,POLTON Jeff A.. Acta Oceanologica Sinica. 2015(01)
[2]上层海洋对台风的响应和调制机理[J]. 陈大可,雷小途,王伟,王桂华,韩桂军,周磊. 地球科学进展. 2013(10)
[3]热带风暴天鹰期间南海西北部海域内部响应的观测分析[J]. 徐振华,尹宝树,侯一筠. 海洋科学. 2010(08)
[4]Observation of ocean current response to 1998 Hurricane Georges in the Gulf of Mexico[J]. LAI Ronald J,HUANG Norden E,LIU W Timothy. Acta Oceanologica Sinica. 2006(01)
[5]我国热带气旋研究十年进展[J]. 陈联寿,孟智勇. 大气科学. 2001(03)
博士论文
[1]南海北部上层海洋对热带气旋的响应[D]. 杨兵.中国科学院研究生院(海洋研究所) 2016
[2]南海北部近惯性振荡研究[D]. 管守德.中国海洋大学 2014
硕士论文
[1]风对海洋低频运动的能量输运与能量的垂向传播[D]. 周磊.中国海洋大学 2005
本文编号：3254145
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