题名 | 副热带西北太平洋近惯性内波‒中尺度涡相互作用及其混合效应 |
作者 | 陈子飞 |
答辩日期 | 2022-05-17 |
文献子类 | 博士 |
授予单位 | 中国科学院大学 |
授予地点 | 中国科学院海洋研究所 |
导师 | 于非 |
关键词 | 近惯性内波 中尺度涡 混合 波-流相互作用 |
学位名称 | 理学博士 |
英文摘要 | 本文基于现场观测、卫星高度计和再分析数据探究了副热带西北太平洋风生NIW、中尺度涡和混合之间的关系。观测表明受涡度的影响,混合层中的近惯性动能(NIKE)与风功并非成简单的线性关系,负涡度有利于增强混合层中的NIKE。观测发现近惯性剪切是构成副热带西北太平洋上层海洋垂直剪切的主要分量,NIW与混合的之间存在显著的正相关,因此是混合增强的主要原因。此外,观测发现负涡度和正涡度期间,NIKE和混合均存在明显的增强。 潜标完整地观测到反气旋涡捕获NIW的“惯性烟囱”过程,这是迄今为止少有的一次观测。结果显示风生NIW被反气旋涡捕获,近惯性能量传播并停留在反气旋涡底部,促进反气旋涡底部混合的增强。该观测为分析“惯性烟囱”过程提供了直接的数据支撑。基于ADCP流速观测提出了一种估算NIW水平波长和垂直群速度的方法,结果表明NIW的垂直传播分为加速和减速两个阶段:加速阶段,NIW的垂直波长和垂直群速度随时间逐渐增加;而减速阶段,NIW的垂直波长和垂直群速度随时间逐渐减小,当垂直群速度减小至0时,近惯性能量到达临界层。量纲分析表明在季节性跃层内层结和有效科氏频率对NIW的垂直传播具有等效的作用。波数守恒方程表明,当有效科氏频率和层结的垂直梯度大于0时,将有利于NIW的垂直传播,当有效科氏频率和层结的垂直梯度小于0时,将不利于NIW的垂直传播。受反气旋涡的影响,随深度减小的层结促进NIW的垂直传播,而随深度增加的有效科氏频率抑制NIW的垂直传播。射线追踪模型进一步证实了随深度减小的层结对NIW垂直传播的加速效应,而随深度增加的有效科氏频率的减速效应。更重要的发现是随着反气旋涡的向西运动,在反气旋涡中出现随深度减小的有效科氏频率,从而对NIW的垂直传播起到加速的作用。 一般地,气旋涡内生成的NIW很难传播至气旋涡的底部,本文通过观测首次发现其它区域传播至气旋涡底部的强NIW。射线追踪结果表明由于海洋中复杂的涡度场分布,NIW可以通过水平传播至气旋涡的底部,从而增大气旋涡底部的混合。此外,气旋涡底部增强的近惯性剪切进一步促进了近惯性内波与其它内波间的非线性相互作用,加快了近惯性能量向高频内波转移,为高频内波提供能量来源。 |
语种 | 中文 |
学科主题 | 地球科学 ; 海洋科学 ; 物理海洋学 |
目次 |
1.3 近惯性内波‒中尺度涡相互作用研究背景及现状... 13 2.2 射线追踪模型(Ray-tracing model)... 29 2.3 混合层平板模型(Mixed-layer model)... 30 第三章 副热带西北太平洋近惯性内波、中尺度涡和混合之间关系的观测研究 39 第四章 副热带西北太平洋反气旋涡捕获近惯性内波研究... 56 第五章 副热带西北太平洋气旋涡中近惯性内波传播特征分析... 77 5.2 台风“珊瑚”后海洋的响应... 79 5.2.1 海表面温度、混合层深度和最大层结深度响应... 79 附录1台风“珊瑚”三维空间结构... 113 附录2 数据质量比较:CPLDA模式产品数据与潜标观测数据... 116 |
页码 | 138 |
内容类型 | 学位论文 |
源URL | [http://ir.qdio.ac.cn/handle/337002/178339] |
专题 | 海洋研究所_海洋环流与波动重点实验室 |
推荐引用方式 GB/T 7714 | 陈子飞. 副热带西北太平洋近惯性内波‒中尺度涡相互作用及其混合效应[D]. 中国科学院海洋研究所. 中国科学院大学. 2022. |
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