东海冷涡对东亚季风和黑潮气候跃变响应的数值模拟研究

论文摘要

自上世纪70年代以来，海洋中的中尺涡现象日益得到重视。其中，位于我国东海北部陆架的东海冷涡（以下简称"冷涡"）也受到了众多的调査研究。鉴于1976/77年东亚气候发生了一次明显的跃变，东中国海的海洋环境受到了东亚海气系统中东亚季风和黑潮的显著影响，而冷涡在此次气候跃变前后的变异并未受到关注。为此，本文利用SODA、 CORA、 COADS和CORE等高分辨率再分析资料和区域海洋模式ROMS,模拟研究了冷涡对东亚季风和黑潮跃变的响应，并与观测结果相比较，得到以下几点主要结论：1、资料分析结果表明，1976/77年东亚季风跃变后，东中国海冬季的海面风应力和夏季的海面风应力均减弱；1976/77年黑潮向东海的热输送跃变后，冬、夏季的热输运分别增加了约8%和8.5%。2、模拟结果表明，1976/1977年东亚季风跃变后，夏季东海冷涡明显增强，而冬季东海冷涡有所变弱，但其信号较不明显。其中，夏季，台湾暖流外海侧分支及济州岛西南侧的黄海暖流分支增强，使得冷涡区的气旋性环流变强，这有利于夏季东海冷涡的加强；冬季，济州岛西南侧的黄海暖流减弱，冷涡区出现一个反气旋式环流异常，这有利于冬季东海冷涡的减弱。3、模拟结果还显示，1976/77年黑潮热输跃变后，夏季东海冷涡也明显增强，除了冷涡中心的温度显著降低外，气旋式环流也加强，而冬季则没有变化。其可能原因：夏季，受黑潮跃变的影响，台湾暖流显著增强，并导致冷涡的气旋式环流加强，中心温度降低，同时在其裹挟作用下，冷涡的位置向北移动；冬季，对冷涡影响最显著的海流是黄海暖流，而黑潮的跃变未引起黄海暖流明显变化，且冬季风的强烈混合冷却作用抵消了黑潮跃变后热输送的影响。4、资料分析结果表明：东亚气候在1976/77年的年代际跃变后，夏季冷涡增强，主要表现为冷涡中心温度下降、盐度上升、气旋式环流加强；冬季冷涡区域的温度略低，但不明显，而气旋式环流明显减弱，这表明冷涡有变弱的迹象。资料分析结果与模拟结果的对比均表明，东亚季风和黑潮的年代际跃变前后，冷涡发生了明显的年代际变化，并且，东亚季风和黑潮是其变化主要的影响因素t

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1. 引言
• 1.2. 研究海区的基本概况
• 1.2.1. 研究海区的地形特征
• 1.2.2. 研究海区的水文特征
• 1.2.3. 东中国海上空东亚季风的演变特征
• 1.3. 研究概况与趋势
• 1.3.1. 东海冷涡研究进展
• 1.3.2. 东中国海海洋环境与东亚季风和黑潮变化之间关系的研究进展
• 1.3.3. 区域海洋模式ROMS及其在中国近海的应用研究进展
• 1.4. 本文拟研究的科学问题和主要内容
• 1.4.1. 研究问题的提出
• 1.4.2. 拟研究的主要内容
• 1.4.3. 拟采取的技术路线
• 1.5. 论文结构
• 第二章 ROMS模式和模式资料简介
• 2.1. ROMS模式简介
• 2.1.1. ROMS的控制方程
• 2.1.2. 边界条件
• 2.1.3. ROMS的坐标系统
• 2.1.4. 湍流闭合模式
• 2.1.5. 模型求解
• 2.1.6. 模式时间步长配置
• 2.2. 模式数据资料简介
• 2.2.1. SODA海洋再分析资料
• 2.2.2. COADS海气通量资料
• 2.2.3. CORE再分析资料
• 2.2.4. CORA再分析资料
• 2.3. 模式中数据资料的处理
• 第三章 东海冷涡对东亚季风年代际跃变响应的数值模拟
• 3.1. 引言
• 3.2. 东亚季风的年代际跃变特征
• 3.3. 计算区域及网格
• 3.4. 初始条件
• 3.5. 模式验证
• 3.6. 模拟结果分析
• 3.6.1. 冬季
• 3.6.2. 夏季
• 3.7. 小结
• 第四章 东海冷涡对黑潮年代际跃变响应的数值试验
• 4.1. 引言
• 4.2. 黑潮热输送的年代际跃变特征
• 4.3. 东海冷涡对黑潮热输运年代际跃变响应的实验方案
• 4.4. 模拟结果分析
• 4.4.1. 气候态
• 4.4.2. 冬季
• 4.4.3. 夏季
• 4.5. 小结
• 第五章 观测与模拟结果的对比
• 5.1. 引言
• 5.2. 东海冷涡的长期变化特征
• 5.3. 观测与模拟结果对比
• 5.3.1. 1976/77年东亚气候跃变前后东海冷涡的变化特征
• 5.3.2. 观测与模拟结果的对比
• 5.4. 小结
• 第六章 结论与讨论
• 6.1. 结论
• 6.2. 讨论
• 参考文献
• 附录
• 硕士期间完成的论文
• 硕士期间参与的科研课题
• 致谢