南海北部内孤立波能量和水体输运研究

发布时间：2017-04-18 14:08

  本文关键词：南海北部内孤立波能量和水体输运研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：内孤立波是海洋中重要的动力过程,南海内孤立波在传播过程中能够携带巨大的能量,同时能够引起水体的水平与垂向输运,进而影响南海的动力环境与生态环境。但受到观测数据覆盖深度范围与时间长度的限制,南海全水深、长时间的内孤立波观测较少,人们对南海深水区内孤立波在全深度上的基本特征、能量和输运的了解较少,因此本文基于南海深水区全水深且观测时间长达13个月的潜标现场观测数据,对内孤立波的基本特征进行分析,计算了内孤立波的能量、能通量以及水平和垂向的水体输运,并统计分析了其时间变化规律。对南海深水区内孤立波的基本特征进行了统计分析。总体而言,在南海海盆2000米水深处,内孤立波周期总和占观测时长的比例是7.5%。由于冬季南海混合层加深、温跃层较弱不利于内孤立波的生成,且内孤立波强度较弱。在冬季内孤立波的发生频率最低,为0.67个/天,在夏季发生频率最高,为1.28个/天。内孤立波最大西向流速能够超过2 m/s,其平均值是0.89 m/s。内孤立波振幅可以达到187m,其平均振幅是95m。内孤立波传播方向主要是在270°N到300°N之间,主要是向西传播,其平均传播方向是2830N。对内孤立波的能量进行了计算并统计了其时间变化规律。其能量和能通量在秋季和夏季较强,春季冬季较弱。在南海海盆2000米水深处,内孤立波的动能和势能大致相等,内孤立波能量的量级是O(1 GJ/m)。能通量的速度压强项要大于其非线性平流项,即线性项的贡献大于非线性项；在海洋深层能通量非线性平流项接近于0,能通量主要是速度压强项；在整个观测时期里内孤立波年平均能通量为-7.72 KW/m,其中非线性平流效应引起的能通量为-0.99 KW/m,速度压强项为-6.73 KW/m。对内孤立波水体输运进行了系统的研究。水平水体输运方面,在夏季、秋季较大,冬季最小,多个内孤立波对水质点的连续输运,在东西方向最大的输运距离均可以达到40 km。对上下层水体输运来说(单位长度波峰线),上层年平均水体通量为-4.62m3/s,下层年平均水体通量为6.04 m3/s。由于南海内孤立波的高发频率和波峰线较广的南北分布范围,其水体输运速率与中尺度涡水体输运速率的量级相同。内孤立波垂向主要是向下的净水体输运,从而引起向下的热通量。其深度平均热通量的量级可以达到O(105W/m2)。年平均热通量了的深度平均值是2.05 KW/m2,方向向下。引起此热通量的等价混合率是4.25×10-2m2/s,比南海北部背景场的湍流混合率高一个量级。
【关键词】：内孤立波 全深度观测 能量 水体输运
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P731.24
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 1 引言11-21
• 1.1 海洋内波及内孤立波11-13
• 1.2 海洋内孤立波的研究意义13-14
• 1.3 内孤立波研究进展14-19
• 1.4 本文主要内容19-21
• 2 潜标观测21-27
• 2.1 全深度潜标介绍21-26
• 2.2 潜标数据处理方法26
• 2.3 内孤立波判定标准26-27
• 3 南海深水区大振幅内孤立波、波包个例27-47
• 3.1 内孤立波数据处理27-29
• 3.2 南海典型大振幅内孤立波基本特征29-32
• 3.3 南海典型大振幅内孤立波的能量、能通量32-41
• 3.3.1 能量、能通量的计算方法32-34
• 3.3.2 个例结果特征分析34-41
• 3.3.2.1 内孤立波能量34-35
• 3.3.2.2 内孤立波能通量35-41
• 3.4 南海典型大振幅内孤立波的水体输运41-45
• 3.4.1 内孤立波水体输运的计算方法41-42
• 3.4.2 个例结果特征分析42-45
• 3.5 本章小结45-47
• 4 南海深水区内孤立波统计特征时间变化47-65
• 4.1 内孤立波基本特征时间变化47-49
• 4.1.1 内孤立波发生频率的时间变化48
• 4.1.2 内孤立波发最大西向流速的时间变化48
• 4.1.3 内孤立波振幅的时间变化48-49
• 4.1.4 内孤立波传播方向的时间变化49
• 4.2 内孤立波能量及能通量时间变化49-56
• 4.2.1 内孤立波能量的时间变化49-53
• 4.2.2 内孤立波能通量的时间变化53-56
• 4.3 水体输运时间变化56-64
• 4.3.1 内孤立波对水质点的连续输运56-58
• 4.3.2 内孤立波水平水体输运58-60
• 4.3.3 内孤立波垂向热输运60-64
• 4.4 本章小结64-65
• 5 结论和展望65-67
• 5.1 本文主要结论65-66
• 5.2 工作展望66-67
• 6 参考文献67-74
• 致谢74-75
• 个人简历75
• 发表的学术论文75

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本文编号：315055