基于流函数空间投影的热带西太平洋水文诊断研究

发布时间：2017-04-03 10:17

  本文关键词：基于流函数空间投影的热带西太平洋水文诊断研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：热带西太平洋是全球气候变化研究的热点区域之一。由于该海域复杂的海洋动力过程和稀缺的观测数据,前人的研究成果大多基于物理空间的定性描述。本文利用一种新的流函数空间投影方法对两个关键海区——北赤道流海域和赤道西太平洋海域分别进行水文诊断研究。在北赤道流海域的水团辨识和营养盐垂向结构等方面取得了一些新的认识。通过分析TRITON潜标资料和Argo数据深入研究了赤道西太平洋海区的垂向水文结构及年周期罗斯贝波的传播特征,并进一步发展了适用于赤道海区的地转经验模态(GEM)方法。论文主要结果如下:利用2000-2012年的137°E断面资料研究了北赤道流海域温度,盐度,溶解氧及三种营养盐的流函数空间分布特征。结果表明GEM方法能够捕获温跃层附近超过80%的水文变化。提出一种基于盐度垂直梯度的水团边界定义,以此分析了北太平洋热带水和中层水的结构特征。发现对于所有水文变量GEM误差场均在NPIW上半部分存在次表层舌状结构,并讨论了其可能的物理机制。首次应用GEM方法分析了营养盐的垂向分布特征,发现氮磷反应率比在营养盐最大值层1250 m处存在跃变。另外GEM场能够反演北赤道潜流(NEUC)的三核结构的事实表明NEUC是一种长期稳定存在的中尺度以上的密度流。利用2000-2013年的TRITON潜标观测数据探究了GEM方法在赤道西太平洋海域的适用性。温盐信号的振幅和位相均随深度变化,表明该海域不存在稳定的垂向拟序结构。这使得GEM方法无法有效捕获赤道西太平洋的深层温盐信号。通过构建参量为SSH,压力和月份的赤道GEM场(E-GEM),显著改进了传统GEM方法的次表层水文反演效果,将温跃层附近温度的反演误差减小了20%,并且能够抓住深海超过50%的温度变化。基于最近的Argo格点资料对赤道年周期罗斯贝波的三维结构进行了诊断研究,发现年周期罗斯贝波的传播存在赤道方向的偏移现象。滞后相关分析结果进一步表明赤道东太平洋的下温跃层季节信号能够经由年周期罗斯贝波向下向西南传播到赤道西太平洋。
【关键词】：热带太平洋 水文分析 地转经验模态
【学位授予单位】：中国科学院研究生院(海洋研究所)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P731
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 研究背景和选题意义11-12
• 1.2 研究现状及问题12-16
• 1.2.1 热带西太平洋水团研究现状12-14
• 1.2.2 基于卫星高度计的水文反演研究现状14-15
• 1.2.3 赤道罗斯贝波研究现状15-16
• 1.3 本文研究内容16-19
• 第二章 资料与方法介绍19-29
• 2.1 观测数据19-23
• 2.1.1 137°E断面数据19-21
• 2.1.2 Argo格点数据21-22
• 2.1.3 TRITON潜标数据22-23
• 2.1.4 卫星高度计数据23
• 2.2 模式同化数据23-24
• 2.2.1 SODA数据24
• 2.2.2 ORA-S4数据24
• 2.3 本文所应用的方法介绍24-29
• 2.3.1 流函数空间投影方法24-26
• 2.3.2 调和分析方法26
• 2.3.3 其他数据分析方法26-29
• 第三章 北赤道流海域水文结构分析29-61
• 3.1 物理空间分析29-31
• 3.1.1 137°E断面水文特征29
• 3.1.2 T-S散点图分析29-31
• 3.2 温盐GEM场分析31-43
• 3.2.1 GEM场构建31-34
• 3.2.2 流函数空间中的温盐结构34-40
• 3.2.3 温盐场反演40-41
• 3.2.4 地转流反演41-43
• 3.3 营养盐GEM分析43-53
• 3.3.1 流函数空间分布43-47
• 3.3.2 核心层分析47-48
• 3.3.3 氮磷浓度比和反应率比48-53
• 3.4 GEM误差场分析53-59
• 3.4.1 GEM误差场空间结构53-57
• 3.4.2 物理机制研究57-59
• 3.5 本章小结59-61
• 第四章 赤道西太平洋水文结构分析61-89
• 4.1 物理空间分析61-74
• 4.1.1 水文变量垂直相关性61-64
• 4.1.2 赤道罗斯贝长波结构64-69
• 4.1.3 滞后相关分析69-73
• 4.1.4 机制讨论73-74
• 4.2 赤道西太平洋GEM场分析74-88
• 4.2.1 GEM场构建过程74-77
• 4.2.2 TRITON潜标反演77-78
• 4.2.3 基于赤道GEM方法的水文反演78-85
• 4.2.4 GEM场适用性讨论85-88
• 4.3 本章小结88-89
• 第五章 结论与展望89-91
• 5.1 主要结论89-90
• 5.2 下一步研究及展望90-91
• 参考文献91-105
• 附录1在读期间文章完成情况105-106
• 附录2出海科考经历106
• 附录3参加学术会议和培训106-107
• 附录4个人简历107

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 MA Xiao;SUN Che;;Water mass characteristics in the western North Pacific based on a streamfunction projection[J];Science China(Earth Sciences);2015年11期

2 刘子洲;李培良;王雪竹;张婷婷;;太平洋气候态环流场的数值模拟及其季节性变化特征[J];中国海洋大学学报(自然科学版);2013年11期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 贾凡;全球变暖背景下热带太平洋的响应及其机制[D];中国海洋大学;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 刘子洲;太平洋环流分析及其在全球变暖下的响应[D];中国海洋大学;2013年

  本文关键词：基于流函数空间投影的热带西太平洋水文诊断研究，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：284167