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1.
基于一套涡分辨模式数据,本文利用一种新的泛函工具—多尺度子空间变换—将孟加拉湾（BOB）海域的环流系统分解到背景流（>96 d）、中尺度（24～96 d）和高频尺度（<24 d）3个子空间,并用正则传输理论探讨了3个尺度子空间之间内在的非线性相互作用。结果表明,BOB西北部边界和斯里兰卡岛东部是BOB海域多尺度相互作用最显著的区域,中部则较弱。前两个区域的背景流大多正压、斜压不稳定,动能和有效位能正则传输主要表现为正向级串;后者则以逆尺度动能级串为主。具体来说,在BOB西北部与斯里兰卡东部,中尺度涡动能（EKE）主要来源于正压能量路径（即背景流动能向EKE传输）,其次来源于斜压能量路径（即背景流有效位能向中尺度有效位能传输,并进一步转换为EKE）。通过这两个能量路径得到的EKE向更高频的扰动传输能量,起到了耗散中尺度涡的作用。不同于此二者,BOB中部海域的EKE和高频尺度动能主要通过斜压路径获得,随后通过逆尺度级串将动能返还给背景流。苏门答腊岛的西北部也是中尺度和高频尺度扰动较强的海域,正压能量路径和斜压能量路径均是该海域扰动能的来源,但以斜压能量路径为主。 相似文献
2.
本文基于坐底式逆向回声仪(current and pressure recording inverted echo sounder, CPIES)实测海底压强和海底流速数据对黑潮延伸体时变正压动力过程和动能串级进行研究。先对CPIES数据进行去噪、网格化、调平等预处理,获得黑潮延伸体正压动力高度网格和海底流速网格,后进一步计算得到正压动力高度分布图、正压涡动能分布图以及正压动能通量谱。结果表明:1)在无外力作用时,正压动力高度起伏会使海水从动力高的地方向低的地方流入从而产生较高的涡动能,而一旦有外力强迫,海水有从动力高度低的地方向高的地方流入的可能,从而使得正压动力高度不断增加涡动能增强;2)通过分析9个月长时间平均正压动能通量谱,验证了地转湍流理论中的正压反向动能串级; 3)对黑潮延伸体月平均正压动能通量作谱分析发现,涡动能的大小会影响动能通量幅值变化,当涡动能升高,动能通量谱振幅变大,正向/反向动能串级增强,反之亦然。此外,正压动能串级随着时间变化,表现为2004年6月至8月反向动能串级尺度向小尺度移动并且强度增强; 2004年9月反向动能串级突然减弱,2004年9月至11月出现了... 相似文献
3.
近年来的现场观测和理论研究发现, 次中尺度现象广泛存在于上层海洋, 其产生与锋生作用及混合层斜压不稳定存在密切联系。本文利用高分辨率的数值模拟结果并结合动力学及能量诊断分析, 对黑潮延伸体海域次中尺度过程的季节变化进行了探讨。探讨结果表明, 黑潮延伸体海域次中尺度过程具有冬季最强, 春季和秋季次之, 夏季最弱的显著季节变化特征。基于冬、夏季次中尺度能量源的诊断可以看到, 这些季节变化特征主要与上层海洋的斜压不稳定和锋生作用有关。冬季, 黑潮延伸体海域的中尺度能量较弱, 但次中尺度过程在季节尺度上表现最为活跃, 这主要与混合层斜压不稳定的作用有关; 夏季, 黑潮延伸体海域的混合层较浅, 次中尺度过程较弱, 但中尺度涡旋活跃, 中尺度流场变形引起的锋生作用对夏季次中尺度现象的产生具有重要影响。在次中尺度能量的季节变化方面, 冬季次中尺度过程从中尺度过程汲取能量的速率远高于夏季, 这是冬季次中尺度过程比夏季更为活跃的主要原因。本文研究结果有助于加深对黑潮延伸体海域次中尺度过程季节性变化及其动力机制的理解。 相似文献
4.
借助卫星高度计数据,对中尺度涡进行识别和追踪;以16年内中尺度涡个数上的生消为判据,发现中尺度涡在除赤道外的全球大洋中生消频繁,但在海盆内区并没有明显的生成占优区或消亡占优区;而在中纬度近岸的狭窄东边界内中尺度涡生成居多,在另一侧近岸的狭窄西边界中尺度涡消亡居多。同时,我们以一阶斜压模态所对应的特征深度作为两层结构的内界面深度,并假定涡动能平均分配于正压模态和一阶斜压模态,计算得到了包含涡动能和涡有效重力位能的中尺度涡能量年平均净生成率和净耗散率,发现虽然海盆西边界是涡场能量耗散大于能量生成的区域,但强耗散过程实际上在海盆西侧内区的强流及其回流区均有发生。另外,中尺度涡生消个数差值的分布与中尺度涡能量净生成率和净耗散率的分布表明,虽然海盆东边界近岸区域内中尺度涡的生成居多,但该区域中尺度涡的能量偏弱,因此该区并非涡场能量的主要源区。 相似文献
5.
南黄海涡动能及其谱特征的季节性变化 总被引：1，自引：0，他引：1
为进一步了解南黄海涡动能的季节变化特点,本文利用气候态月平均数据分析了南黄海涡动场的季节变化规律,并通过计算动能通量谱探讨了相关的变化机制。结果显示,南黄海涡动能在季节变化尺度上存在双峰结构,9月和1月各存在一个峰值,9月峰值较大,1月峰值较小。而且,上半年南黄海存在的涡主要为经向伸长,下半年主要为纬向伸长。动能通量谱的计算结果显示,9月存在的涡动能峰值主要是斜压不稳定过程直接作用的结果,而1月的峰值主要与涡涡相互作用相关。本文从一个新的角度(涡动能)对南黄海进行了探究,有利于加深人们对该海域海水动力机制的认识。 相似文献
6.
过去的研究认为,黑潮延伸体的年代际振荡受来自其下游的太平洋年代际振荡（PDO）相关联的信号主导,但最近的观测表明这种调控机制在2017年9月之后不再成立。与此同时,黑潮延伸体的上游即日本南部黑潮正在发生一次大弯曲事件。利用26年（1993–2018年）的卫星高度计提供的海表高度距平数据和自组织映射（SOM）方法,本文研究了日本南部黑潮与黑潮延伸体的时空模态及其因果关系。结果表明,SOM能有效地提取两个海区的典型空间模态,且它们的演变轨迹表明当日本南部黑潮处于大弯曲（离岸型非大弯曲）路径时,黑潮延伸体趋于稳定（不稳定）态。基于SOM识别得到的海表面高度距平（SLA）特征区及特征时间模态,我们进一步利用一种最近发展的定量因果分析方法研究了两个流系之间的因果关系。研究发现,当黑潮大弯曲发生时,日本南部黑潮和黑潮延伸体之间存在双向因果,但因果关键区不同。前者对后者的影响集中在纪伊半岛东南侧及黑潮延伸体“两脊一槽”区域,而后者对前者的影响则集中在黑潮延伸体“两脊一槽”区域及黑潮再循环流区域。这说明黑潮大弯曲的发展对黑潮延伸体的稳定性有重要作用,同时黑潮延伸体通过调制南部再循环流影响日本南部黑潮的路径。不同的是,当离岸型非大弯曲路径发生时,只有从日本南部黑潮向黑潮延伸体的单向因果关系,且因果性主要集中在伊豆海脊及再循环流区域。这与该时期海表高度负异常沿日本南岸不断向位于下游的黑潮延伸体再循环流的传播有关,它使得黑潮延伸体变得不稳定。 相似文献
7.
本文利用了23年的卫星高度计数据和WOA13气候态月平均温盐资料,考察了北太平洋副热带逆流(STCC)区涡旋动能谱及其涡旋尺度季节变化的动力过程。为了揭示其动力机制,本文采用了斜压2.5层模式并结合动能串级的理论进行分析。结果表明,在STCC区由于海洋层结及地转流的垂向剪切发生了季节性变化,从而产生的斜压不稳定是导致涡旋动能谱季节变化的原因。涡旋动能最大的时间发生在5—6月份,滞后于斜压最不稳定发生的时间(3月份)约2—3个月左右,这是由于斜压不稳定产生的扰动需要一定时间才能发展成振幅足够大的涡旋。斜压不稳定提供的能量使得涡旋相互作用加强,产生了动能逆向串级,动能谱向更大尺度转移。涡旋能量尺度在3月份仅为280km,而在9月份达到最高值335km左右。另一方面,我们发现STCC区动能谱斜率及动能谱通量也有季节变化,在涡旋动能最大的5—6月份,当尺度小于罗斯贝变形尺度时,谱斜率达到1k–3,而动能谱通量达到最大值。对STCC区涡动能谱及涡旋尺度季节变化的研究,对深入认识中尺度涡旋的产生及其演变机制有着重要的意义。 相似文献
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基于1993-2014年高度计数据的西北太平洋中尺度涡识别和特征分析 总被引：4，自引：4，他引：0
本文利用22年的AVISO卫星高度计融合数据,基于WA涡旋自动识别方法对西北太平洋的中尺度涡进行了识别追踪,并统计分析了研究区域中尺度涡的空间分布特征、运动属性以及季节和年际变化。研究结果表明:22年间共追踪到生命周期超过30 d的气旋涡3 841个,反气旋涡2 836个,气旋涡数量多于反气旋涡。涡旋大部分向西移动,西向传播的涡旋分布在整个研究区域,而东向传播的涡旋则集中在黑潮及其延伸区。涡旋主要存在15°~30°N的纬度带间;分别而言,气旋涡主要分布在研究区域的北部和南部,而反气旋涡主要分布在副热带逆流区。30°~35°N之间的黑潮延伸区具有明显更高的涡动能和涡振幅,与同纬度区域相比这里的涡旋半径也较高。在季节和年际变化上,春季出现的中尺度涡最多,夏季最少;对涡旋的月生成数目与ENSO指数MEI比较发现,西北太平洋涡旋活动变化并不直接与ENSO现象相关。 相似文献
9.
综述东海和琉球群岛以东海域若干气旋型和反气旋型涡旋的研究.对东海陆架、200m以浅海域,主要讨论了东海西南部反气旋涡、济州岛西南气旋式涡和长江口东北气旋式冷涡.东海两侧和陆坡附近出现了各种不同尺度的涡旋,其动力原因之一是与东海黑潮弯曲现象有很大关系,其次也与地形、琉球群岛存在等有关.东海黑潮有两种类型弯曲:黑潮锋弯曲和黑潮路径弯曲.黑潮第一种弯曲出现了锋面涡旋,评述了锋面涡旋的存在时间尺度与空间尺度和结构等;也指出了黑潮第二种弯曲,即路径弯曲时在其两侧出现了中尺度气旋式和反气旋涡,讨论了它们的变化的特性.特别讨论了冲绳北段黑潮弯曲路径和中尺度涡的相互作用,着重指出,当气旋式涡在冲绳海槽北段成长,并充分地发展,其周期约在1~3个月时,它的空间尺度成长到约为200km(此尺度相当于冲绳海槽的纬向尺度)时,黑潮路径从北段转移到南段.也分析了东海黑潮流量和其附近中尺度涡的相互作用.最后指出在琉球群岛以东、以南海域,经常出现各种不同的中尺度反气旋式和气旋式涡,讨论了它们在时间与空间尺度上变化的特征. 相似文献
10.
在南海北部,与中尺度涡相关的季节内变异特征十分显著,通过比较不同时期流场的季节内变异特征,有助于揭示不同动力不稳定中尺度涡对季节内活动的影响。本文以南海北部2009年春季和2020年春季为例,分析了两个时期中尺度涡的动力不稳定性,从而探究季节内变异特征。基于潜标实测流速数据,本文进行了动能谱分析,结果显示这两个时期的流场季节内变异具有相似特征,显著周期分别为10～60 d和30～90 d。季节内信号主要出现在200 m以上的上表层水域,其中30～90 d的季节内流是对应观测期间的主要季节内成分。滞后回归分析和动力不稳定性的计算表明,2009年春季的季节内变异受移动快但强度弱的表层中尺度涡影响,动力不稳定性由斜压不稳定和正压不稳定共同调制;而2020年春季的季节内变异是受强斜压性的中尺度涡影响,通过流速垂向切变增强,从而较快地触发流场季节内变异的发生。本文研究结果有助于深入了解中尺度涡对南海北部季节内活动的影响机制,为海洋动力学和气候研究提供了重要的参考和理论基础。 相似文献
11.
The Kuroshio, one of the most energetic western boundary currents in the world, shows variations in its mesoscale features and recirculation gyres, providing an excellent test case of interactions between the mesoscale field and Kuroshio Extension (KE) states. A three-layer quasi-geostrophic model was used to reconstruct flow fields continuous in time and the horizontal plane from the TOPEX/POSEIDON altimeter data based on the variational method. Compared with the solutions obtained by the nudging method, the present results proved that the variational solution was closer to the real field. In the assimilation period, 1993–1997, the baroclinic instability index (BII) was defined to be the phase shift from the uppermost layer to the lowest layer with mesoscale features. In the first half of the assimilation period, the KE took the transition from the elongated to contracted states, in which BII decreased gradually, as a consequence of the KE state shift. In the second half period, BII increased in the downstream region just west of the Shatsky Rise, in which baroclinic instability contributed to the final stage of the contracted state, and was followed by rapidly weakened instability as a trigger of the opposite transition from the contracted to elongated states. The wind-driven recirculation gyre played an active role on the KE transition in the first half period, although not in the second half. 相似文献
12.
Mesoscale features in the eastward extension of the Kuroshio were investigated using assimilation of TOPEX/POSEIDON (T/P)
data into a three-layer quasi-geostrophic model. The T/P data exhibited an elongated state of the southern recirculation gyre
in 1993–95 and 1997, between whose two periods the gyre had a contracted state in 1995–96. A few stationary eddies were located
in the southern gyre during the contracted state. The baroclinic instability, which was indicated by the phase shift from
the uppermost-to the lowest-layer anomalies toward the downstream side, was evident near the Kuroshio Extension (KE) path.
Since the instability never appeared in the artificial model without bottom topography, the topographic barrier for the eastward
flow in the lowest layer was a necessary condition for the instability. The instability synchronized with the transition in
the western region of the KE axis from the elongated to the contracted states. This evolution was interpreted as if the baroclinic
instability played some part in the KE states and was a trigger for the transition from the elongated to the contracted states. 相似文献
13.
Seasonal variation of eddy kinetic energy in the South China Sea 总被引：4，自引：0，他引：4
Mesoscale eddy activity and its modulation mechanism in the South China Sea (SCS) are investigated with newly reprocessed satellite altimetry observations and hydrographic data.The eddy kinetic energy ... 相似文献
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1992-2011年夏季南海西部离岸流区涡流相互作用特征 总被引：2，自引：1，他引：1
本文利用南海海洋再分析产品REDOS（Reanalysis Dataset of the South China Sea）和风场资料CCMP（Cross-Calibrated,Multi-Platform）,从能量学角度探讨了1992-2011年夏季（6-9月）越南离岸流区域涡-流相互作用特征,并通过能量收支方程诊断评估了风应力、压力梯度、正压不稳定以及平流的相对贡献。以越南离岸流的强度作为分类标准,对1992-2011年划分为正异常年、负异常年和正常年。结果表明,在正异常年,涡动能EKE（Eddy Kinetic Energy）和涡势能EPE（Eddy available Potential Energy）极大值主要分布在越南离岸流附近;在负异常年,EKE极大值向南北两侧分散,EPE极大值向北延伸;在正常年,EKE和EPE的极值空间分布介于正负异常之间。斜压不稳定是EPE年际变化的主要因素,越南离岸流影响周围海域的速度和密度分布,是斜压不稳定的主要原因。而影响EKE年际变化的因素较为复杂,压力做功是最主要的影响因素,风应力做功和平流做功次之,正压不稳定最小,其中正压不稳定依赖于流速大小和由风应力旋度扰动引起的上层水平流速剪切。 相似文献
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Nagano Akira Yamashita Yusuke Hasegawa Takuya Ariyoshi Keisuke Matsumoto Hiroyuki Shinohara Masanao 《Marine Geophysical Researches》2019,40(4):525-539
Since September 2017, the Kuroshio has taken a large-meander (LM) path in the region south of Japan. We examined characteristics of the 2017–present LM path in comparison with previous LM paths, using tide gauge, altimetric sea surface height, and bottom pressure data. The 2017–present LM path was formed from a path passing through a channel south of Hachijo-jima Island, while a typical LM path originated from a path through a channel north of Miyake-jima Island. The meander trough of this atypical path was found to be shifted far to the east and to vary on a timescale of months. These characteristics are different from those of a typical LM path but they are similar to those of the 1981–1984 LM path. Therefore, we identified two types of LM path; a stable and unstable LM paths. The 2017–present unstable type large meander has a zonal scale greater than that of the 2004–2005 stable type large meander and protrudes from the eastern boundary of the Shikoku Basin, i.e., Izu-Ogasawara Ridge. No significant bottom pressure depression was observed, associated with the formation of the 2017–present LM path, indicating that baroclinic instability was not important in the formation of this LM path. Due to no significant bottom steering, even during the 2017–present LM period, a mesoscale current path disturbance occurred southeast of Kyushu, propagated eastward, and amplified the offshore displacement of the Kuroshio.
相似文献17.
The three-dimensional structure and associated dynamics of the prominent cold (cyclonic) West Luzon Eddy (WLE) were investigated by a high-resolution regional ocean model. The WLE was horizontally and vertically heterogeneous, exhibiting asymmetric structures in the circulation, vorticity, vertical motion and energy distributions within the eddy. The asymmetry was mainly attributed to the existence of an eddy dipole formed by a coexisting warm (anti-cyclonic) eddy to the south of the WLE. Analysis of the momentum balance revealed that the coexistence of two eddies intensified barotropic pressure gradients in the southern WLE to locally enhance the eastward jet. The positive (negative) vorticity of the jet strengthened (weakened) the eddy in the southern sector (periphery), which, together with the formation of a subsurface density front, intensified (suppressed) the corresponding upward motion and cooling. The baroclinic pressure gradients opposed the dominant barotropic components and spun down the eddy at greater depths with stronger weakening in the southern sector near the front. Asymmetric energy distributions showed that larger mean kinetic energy (MKE) and eddy available potential energy (EAPE) were stored in the southern sector of the WLE. While the larger MKE was directly linked with the stronger barotropic currents, the larger EAPE in the southern WLE was formed by baroclinic energy conversions due to a strong density gradient at the front. 相似文献