北太平洋波浪输运和西边界流的季节变化

论文摘要

整个大洋要保持总的输运平衡,因此在同一个纬度上,西边界流一年中的输运变化可以通过内区Sverdrup输运的区域积分推算出来。但是在实际的观测当中,西边界流的观测值与Sverdrup理论值存在很大的差异。黑潮和湾流的体积输运要大于Sverdrup体积输运。也就是说,理论的Sverdrup输运要小于西边流地区的观测值,其具体的原因目前还没有定论。波浪的大尺度效应研究日益受到人们的重视,Polton et al.（2005）和Lewis （2004）研究了波浪对海洋Ekman层剖面结构的影响。观测事实表明,经典的Ekman理论预测的Ekman螺旋结构与实测资料并不符合。研究发现,波浪诱导的Coriolis-Stokes力对Ekman层剖面结构有重要的影响。将Coriolis-Stokes力加入到Ekman层动量方程后,理论结果与观测事实非常符合。McWilliams和Restrepo（1999）详细论述了波浪驱动的大洋环流,并利用全球再分析风场得到了风生Ekman输运和波浪输运的全球分布。本文首先利用ECMWF再分析风场数据,计算了44年的月平均的风应力旋度及Sverdrup体积输运,在北太平洋3条纬度上对Sverdrup体积输运进行积分,得出Sverdrup体积输运的季节变化,从中发现,在向赤道流动的方向上,Sverdrup体积输运在冬季存在最大值,夏季存在最小值;同样再利用ECMWF再分析波浪数据,计算了44年的月平均的Stokes体积输运及风场,在相同纬度上对Stokes体积输运进行积分,得到Stokes体积输运的季节变化,从结果中发现,在向赤道流动的方向上,Stokes输运在冬季存在最大值,在夏季存在最小值。在本论文中设定, Tst为Stokes体积输运, Tsv为Sverdrup体积输运。我们发现Stokes输运和Sverdrup输运存在同相位的季节变化,并且R冬季平均值在5%左右,年平均值（R|-）在2-3%左右,从而推断出波浪诱导的输运对Sverdrup输运,既西边界流有不可忽视的贡献。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 西边界流与涌浪东向强化
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 西边界流的流量
• 1.2.2 波浪的大尺度效应
• 1.2.3 波浪对对大洋环流的驱动
• 1.3 本文工作
• 2 大洋风生环流理论
• 2.1 Ekman输运
• 2.2 Sverdrup平衡
• 2.3 西边界流输运
• 2.4 风应力旋度
• 2.5 Sverdrup 体积输运
• 2.6 Sverdrup 体积输运季节变化
• 2.7 对比分析
• 3 太平洋波浪诱导的体积输运及其变化
• 3.1 Stokes波
• 3.2 波浪诱导的Stokes体积输运及其全球分布
• 3.3 黑潮路径和纬线选取示意图
• 3.4 波浪体积输运季节变化
• 3.5 小结
• 4 结论与展望
• 参考文献
• 致谢