琉球海流起源及其变化特征的初步分析

论文摘要

海洋环流是指海水大规模的定常运动。作为海洋环流的重要组成部分,西边界流在全球海水质量输送和热量平衡中起着重要作用,对全球气候变化有着较为重要的影响。琉球海流是北太平洋副热带西边界流的一支,沿着琉球群岛向东北流动,与同属北太平洋副热带西边界流的黑潮相比,前人对其的观测和研究相对较少。本文采用1977年1月至2006年12月高分辨率全球大洋环流模型OFES输出结果对琉球群岛附近海域水文要素进行统计分析,在研究海域设置了18条断面来分析研究海域流场的详细情况。本文采用位势密度限制的方法计算断面流量,首先由盐度和位势温度可以求出各网格点上的位势密度,其中位势密度大于1027.15千克每立方米(北太平洋中层水的位势密度下限)的网格点不参与流量计算。通过分析得出如下结论:(1)琉球海流的来源有四部分,分别为台湾以东黑潮的分支、宫古海峡以南的西向流、东海黑潮通过庆良间水道次表层流出的部分以及冲绳群岛和奄美群岛东面的西向流。从平均状况看,四个来源所占总流量的比例分别为15.0%、48.3%、2.7%和32.0%。(2)琉球海流从西南到东北逐渐加强。在八重山群岛以南断面流量约为3.33 Sv,在宫古海峡北侧断面流量约为15.07 Sv,在奄美大岛东南断面流量约为22.17Sv,已经超过黑潮通过吐噶喇海峡和大隅海峡的流量,超出后者16.7%。(3)东海黑潮的流核主要位于表层至水深400m,而琉球海流的流核主要位于水深200~600m。琉球海流要比东海黑潮更加深厚一些,东海黑潮积分到水深500m以后流量几乎不再增加,而琉球海流则要积分到水深850m。(4)琉球海流的流量在冬末春初和夏末秋初较大,而其他季节则较小;黑潮的流量在夏末最大,而冬季最小。(5)琉球海流的流量远不如黑潮稳定,琉球海流受中尺度涡的影响十分显著,纬度越低,流量相对标准偏差越大,其受中尺度涡的影响越显著。琉球海流各断面正向流量有时小于负向流量,其中八重山群岛以南断面的正向流量有时不存在,个别中尺度涡可以阻断琉球海流的第一个源头。(6)通过滤波分析得知,黑潮与琉球海流较稳定断面流量变化的主要周期均为120个月。通过对四国以南海域涡旋的追踪分析,发现该涡旋大约每10年从黑潮脱离一次,然后向西南运动,该涡旋的移动对琉球群岛附近海域产生十分显著的影响。(7)较大涡旋的分布密集区主要有台湾以东海域、琉球海沟上层海域和四国海盆,存在的涡旋主要以反气旋式涡旋为主,反气旋式涡旋有利于琉球海流的发展,琉球群岛东侧的海水主要向东北方向输运。本文使用HYCOM模式对研究海域进行了气候态模拟,通过HYCOM和OFES两种模式结果的比较,本文认为琉球海流确实存在,并肯定了琉球海流有四个来源的结论。通过敏感性实验得出琉球海流相对于黑潮来说受太平洋北赤道流的影响更加显著。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 北太平洋副热带西边界流概况
• 1.2 琉球海流研究历史与现状
• 1.3 本文主要研究内容
• 2 数据说明和地形介绍
• 2.1 数据来源
• 2.2 数据处理说明
• 2.3 琉球群岛附近海域地形介绍
• 3 琉球群岛附近海域多年平均流场分析
• 3.1 台湾以东海域
• 3.2 琉球群岛中段海域
• 3.3 琉球群岛北段海域
• 3.4 本章小结
• 4 琉球群岛附近海域流场时间变化分析
• 4.1 台湾以东海域季节性变化分析
• 4.2 琉球群岛中段海域季节性变化分析
• 4.3 琉球群岛北段海域季节性变化分析
• 4.4 琉球群岛附近海域流场年际变化分析
• 4.5 本章小结
• 5 琉球群岛附近海域的中尺度涡
• 5.1 中尺度涡的时空分布
• 5.2 中尺度涡的动力特征
• 5.3 本章小结
• 6 HYCOM 模式输出结果分析
• 6.1 HYCOM 模式介绍
• 6.2 HYCOM 模式验证
• 6.3 HYCOM 模式结果与OFES 对比分析
• 6.4 HYCOM 模式敏感性实验分析
• 6.5 本章小结
• 7 总结
• 7.1 主要结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 发表的学术论文
• 获奖情况