北太平洋西边界流系的某些特征及变化规律研究

论文摘要

北太平洋西边界流系同时连接着太平洋亚热带环流和热带环流,它的变化无论对全球还是区域的气候变化都具有重要意义。由于时空上的高度变异性,加上观测资料匮乏,对该流系的特征和变化规律目前尚不明了。本文利用ARGO剖面浮标的观测资料、卫星高度计资料及该区域模式同化结果,重点研究了以下几个方面内容:棉兰老流区环流特征和涡旋结构;台湾岛以东涡旋的运动特征及东海黑潮在不同区域的速度变化;日本四国海盆内不同尺度反气旋涡的特征。在以下几个方面有所创新:证实了棉兰老反气旋涡（Mindanao Anticyclonic Eddy;MAE）的存在,对其空间结构和变化规律进行了详细而深入的分析,并初步探讨了MAE的形成机制及其与棉兰老潜流的关系。浮标观测资料表明,位于棉兰老东侧的棉兰老潜流并非一支独立的北向流,而更像是MAE的一个西侧分支。棉兰老潜流在到达棉兰老岛东侧以前,由于那里多支海流交汇存在着较强的流剪切,棉兰老潜流分裂为MAE。根据水团分析表明,MAE中含有来自南太平洋的水团。由浮标轨迹及其在水下的漂移速度分析表明,南太平洋水可能由新几内亚沿岸潜流（NGCUC）和棉兰老潜流（MUC）携带进入MAE中。对台湾岛东南海域各种中尺度涡动力学特征的分析表明,这些涡旋是Rossby波西向传播的结果。根据ARGO剖面浮标捕获的一个气旋涡动力参数计算结果,该气旋涡的传播速度大约4.2cm/s。这些涡旋对黑潮流量影响是巨大的。吕宋海峡东侧,黑潮可以深达2000m且流速达10cm/s以上。东海黑潮在其流径上流速变化较大,可以分成三个不同部分。分析表明,在日本南部四国海盆中反气旋涡活动异常频繁。在深达2000m的水层上,仍然存在海盆尺度的反气旋环流和尺度较小的反气旋涡。而且四国海盆内的反气旋涡与熊野滩-远洲滩外的冷涡强度变化呈反位相关系。在2004年8月到2005年4月期间,熊野滩-远洲滩外的冷涡异常强劲,而且位置比较稳定,此期间黑潮可能出现了大弯曲路径。

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• 摘 要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 目的、意义
• 1.2 近二十年来北太平洋西边界流系研究中的热点问题
• 1.2.1 热带太平洋西边界流系
• 1.2.1.1 热带太平洋西边界流系平均结构
• 1.2.1.2 棉兰老流区的涡旋及棉兰老潜流的结构
• 1.2.1.3 热带太平洋西边界流系平均输运
• 1.2.1.4 NEC 的分叉位置及其动力机制
• 1.2.1.5 热带西太平洋流系的演变及其与ENSO 的关系
• 1.2.1.6 热带太平洋西边界流系中的水团特征
• 1.2.1.7 热带西太平洋流系在热带和亚热带水交换中的作用
• 1.2.2 台湾岛以东海域的涡旋和黑潮
• 1.2.3 日本以南四国海盆内的环流
• 1.3 科学问题的提出
• 1.4 本文的研究内容与安排
• 第二章 资料及处理方法
• 2.1 资料
• 2.1.1 ARGO 剖面浮标资料特点
• 2.1.2 ARGO 剖面浮标工作原理
• 2.1.3 SODA 同化结果
• 2.1.4 卫星高度计资料
• 2.2 资料处理方法
• 2.2.1 ARGO 资料质量控制
• 2.2.2 表层定位资料预处理
• 2.2.3 利用ARGO 浮标资料推算海流
• 第三章 棉兰老岛东侧环流及涡旋结构
• 3.1 棉兰老流区环流特征概述
• 3.2 MAE 观测结果及分析
• 3.2.1 5900224 号浮标的MAE 观测结果
• 3.2.1.1 浮标的漂移轨迹
• 3.2.1.2 浮标漂移速度
• 3.2.2 5900131 号浮标的MAE 观测结果
• 3.2.3 两个浮标观测结果比较
• 3.2.4 MAE 观测结果小结
• 3.3 棉兰老流和棉兰老潜流观测结果及分析
• 3.3.1 棉兰老流观测结果及分析
• 3.3.2 棉兰老潜流（MUC）观测结果及分析
• 3.4 哈目黑拉涡的观测
• 3.5 本章小结
• 第四章 棉兰老反气旋涡的温盐特征和产生机制探讨
• 4.1 棉兰老反气旋涡的温、盐、密特征
• 4.1.1 T-S 特性曲线
• 4.1.2 温、盐、密度断面分布
• 4.1.2.1 温度断面
• 4.1.2.2 盐度断面
• 4.1.2.3 密度断面
• 4.2 MAE 与哈目黑拉涡的关系
• 4.2.1 MAE 不同层次平均流速场
• 4.2.2 MAE 的季节变化
• 4.2.2.1 MAE 冬季（1 月份）结构特征
• 4.2.2.2 MAE 春季（4 月份）结构特征
• 4.2.2.3 MAE 夏季（7 月份）结构特征
• 4.2.2.4 MAE 秋季（10 月份）结构特征
• 4.2.2.5 MAE 季节变化小结
• 4.3 MAE 形成机制探讨
• 4.3.1 MAE 水体来源分析
• 4.3.1.1 温盐垂向结构分析
• 4.3.1.2 ROFAS 浮标漂移轨迹分析
• 4.3.2 MAE 产生机制初步结论
• 4.4 本章小结与讨论
• 第五章 热带西太平洋环流及其季节变化特征
• 5.1 风场对热带西太平洋环流的影响
• 5.1.1 ECMWF 风场与QuickScat 风场比较
• 5.2 气候平均态的风场及表层流场结构
• 5.2.1 气候平均态的风场结构
• 5.2.2 气候平均态下表层环流结构
• 5.2.3 小结
• 5.3 各主要海流的流量变化规律初探
• 5.3.1 MC 流量季节变化
• 5.3.2 NECC 流量季节变化
• 5.3.3 MC 流入Celebes 海的流量季节变化
• 5.3.4 流入Molucca 海的流量季节变化
• 5.3.5 流入哈目黑拉海的流量季节变化
• 5.4 小结与讨论
• 第六章 台湾岛以东黑潮和涡旋特征
• 6.1 ARGO 浮标漂移轨迹
• 6.1.1 所用浮标参数介绍
• 6.1.2 浮标在黑潮主流轴和台湾岛以东涡旋区的轨迹
• 6.2 浮标在黑潮主流轴和台湾以东涡旋区的漂移速度分布
• 6.3 浮标漂流水域温度和盐度结构
• 6.4 涡旋特征分析
• 6.5 浮标捕获的一个冷涡个例分析
• 6.6 涡旋对 NPTW 和 NPIW 的影响
• 6.7 涡旋内的温、盐度垂向结构
• 6.8 讨论
• 6.9 小结
• 第七章 日本以南四国海盆内的反气旋式环流
• 7.1 引言
• 7.2 浮标运动轨迹及速度分析
• 7.2.1 运动轨迹
• 7.2.2 表层运动速度
• 7.2.3 深层运动速度
• 7.3 浮标观测期间海面高度异常分布
• 7.3.1 较大尺度流环情况
• 7.3.2 较小尺度流环情况
• 7.3.3 两种情况比较
• 7.4 四国海盆内温盐垂向分布
• 7.4.1 温度垂向分布
• 7.4.2 盐度垂向分布
• 7.5 结论
• 第八章 结论与展望
• 8.1 结论
• 8.2 今后工作展望
• 参考文献
• 致谢