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廖光洪 袁耀初 Kaneko ARATA 杨成浩 陈洪 Taniguchi NAOKAZU Gohda NORIAKI Masanori MINAMIDATE 《中国科学:地球科学》2011,41(1):124-140
应用2008年4月25日至9月26日的声学多普勒流速剖面仪（ADCP）的锚定测流资料,研究分析吕宋海峡上层海洋的内潮特征.谱分析和能量计算均显示在观测海区全日潮和半日潮为主要的能量频带,深度积分的全日潮频带总能量为31 kJ.m,在半日潮频带和高频带深度积分的总能量分别为6.9和3.4 kJ.m.谱分析结果显示：近惯性频率峰值仅出现在斜压分量.在66 m以浅深度,显著分潮（O1,K1,M2,MK3,M4）和近惯性频率分量都基本符合线性内波理论关系式E＋（ω）/E-（ω）=（ω-f）2/（ω＋f）2;然而,在其他观测深度,并非所有的主要分潮均满足上述线性内波能量一致性关系式.分析潮流的垂直结构和时间变化,结果表明：正压潮和内潮均为混合潮,潮日不等现象明显,显示了约14天的大潮/小潮周期变化.平行与垂直于陆架方向的K1和O1分潮的分量几乎相等,而M2和S2分潮则主要以波束形式向南海北部陆架传播.内潮幅度和相位均随时间变化,M2和S2垂向结构主要表现为第1模态,而K1和O1则接近于第2模态结构;在主温跃层附近,它们的短轴与长轴之比与f/ω的比值接近. 相似文献
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南海东北部450 m以浅水层与深层海流观测结果及其谱分析 总被引：10，自引：0，他引：10
基于在南海东北部锚定测流站在450 m以浅Long Ranger ADCP测流长达77 d的资料, 以及在2000与2300 m处深层流长达7个月左右的测流资料, 进行了谱分析与计算. 得到以下几个主要结论: (1) 比较50～400 m处海流的月与季节变化, 它们的变化趋势是较为一致的. 从日平均流速前进矢量图, 其流速在大部分时间是按逆时针方向旋转而变化. 这与从对海表面高度作定性分析的结果大致符合, 海表面高度来自CCAR对TOPEX/ERS-2卫星高度计资料分析. 日与月平均流速都在11月份最大, 10月其次, 8月最小. (2) 在2000与2300 m处日与月平均流速平均地1月最强, 9月次强, 8月最弱. 从季节变化来看, 冬季(1～3月)流速最强, 秋季其次, 夏季最弱. (3) 潮流随深度变深有所变化, 在上层全日潮峰值要高于半日潮峰值, 但在200～400 m处半日潮峰要高于全日潮峰值. 在450 m以浅它们的振动皆以顺时针方向为主. 在1500 m以深全日潮峰值又高于半日潮峰值. (4) 发现自50～2300 m都存在2个多月周期振动, 其中在450 m以浅水层振动周期皆为75 d, 其振动方向为逆时针方向. 在2000与2300 m处振动周期分别为68与69 d, 其振动方向也是以逆时针方向为主. (5) 揭示在450 m以浅水层随深度变深, 振动周期有变化, 例如f >0时在50与100 m处存在22与15 d左右的显著振动. 但随深度增加, 在200～400 m处这些周期振动都不存在, 只存在较小周期13 d左右的振动, 这与深层流振动的规律有差异. (6) 在2000及2300 m处存在1个多月, 23 d, 半个月左右周期的振动. (7) 在50～2300 m皆存在4～8 d左右周期的天气过程的振动, 还存在惯性周期振动, 其振动方向为顺时针方向, 也存在8 h与6 h的短周期振动. (8) 通过交叉谱的计算, 揭示: (ⅰ) 2000与2300 m两组流速时间序列对于2个多月的周期振动(T = 68.3 d)和1个多月的周期振动都有很好的相关性; (ⅱ) 100与2300 m两组流速时间序列对于半个月周期振动(15.5 d)和2 d等都有很好的相关性. 相似文献
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通过使用西沙海域锚定潜标的测流数据,分析了距浣熊台风路径100 km处海流受浣熊台风影响前后的动能谱、旋转谱和流剪切谱,从而阐明近惯性波,以及近惯性波与全日内潮波的相互作用机制.台风浣熊之后所引起的近惯性波主要在上250 m较强,其能量是普通风场所引起的40倍.近惯性波的能量向下传播至450 m左右,与此同时,强的近惯性流的剪切驱动着惯性波与全日内潮波之间的相互作用,从而产生强的近惯性波与全日内波的耦合波(f+D1).此三波耦合机制为Davies的波波相互作用理论提供了观测依据,同时,近惯性内波与全日内潮波之间的非线性相互作用,揭示了南海近惯性波能量耗散的一种机制. 相似文献
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深海潮汐是深海混合过程的主要能量来源,对深海环流变异和沉积物搬运具有重要的调控作用.文章利用深水锚系观测系统在南海北部2100m水深处开展了近两年的高分辨率海流剖面观测,用于研究深海潮汐的季节性变化特征.通过谱分析显示,南海北部深海潮汐以全日潮为主,且在观测区域的深海中,全日潮和半日潮以垂向第一模态结构为主.斜压全日潮具有显著的季节性变化特征,夏季最强,深度平均的最大动能达86.7cm2s-2,分别是冬季的1.5倍、春秋季的2倍;而斜压半日潮没有明显的季节性变化.通过对比发现斜压全日潮的季节性变化受控于吕宋海峡附近的正压潮.另外,观测期间有三个强中尺度涡经过锚系站位,其中一个气旋式中尺度涡对深海海流影响较小,而另外两个反气旋式中尺度涡经过研究海域时可影响全水深海流,激发强亚惯性流,对深海潮汐产生边缘强化效应,并使深海斜压全日潮冬季的异相成分增强,占全日潮的85%.同时,中尺度涡对深海海水混合的增强弱化了海水层结,导致冬季的斜压全日潮流速减弱,低于夏季.南海北部深海潮汐季节性变化为研究深海盆沉积物在不同时间尺度上的分布及搬运过程提供了重要的动力机制. 相似文献
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在流体静力平衡状态下,海洋Coriolis力和压力梯度平衡就形成地转流,世界上大多数海流都近似为地转流.本文利用卫星测高交叉点方法计算海洋表面地转流速度,分析了利用测高交叉点计算地转流速度的不确定性,上升和下降弧段的海面倾斜在分辨率50 km上可以达到10-7量级,才可能获得优于10 cm/s的地转流速度.在低纬度或者纬度接近卫星轨道倾角的地区,由交叉点方法计算的地转流速度精度低于中纬度地区.以中国台湾东部黑潮为试验区,利用最新的中国台湾周边海域大地水准面模型参考场计算高精度的大地水准面高,利用TOPEX/Poseidon和Jason-1的GDR数据(2002~2005年)计算海面高,然后计算交叉点的动力高,确定交叉点的地转流速度,结果与中国台湾NCOR(National Center for Ocean Research)的流速基本一致. 相似文献
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利用卫星测量技术和小波滤波方法探测表层地转流 总被引：2，自引：0，他引：2
根据海面地形的空域频谱特征, 提出用小波滤波器对海面地形进行滤波降噪的方法. 通过对全球及黑潮流系区域的海面地形进行小波滤波和高斯低通滤波降噪后所确定的地转流的比较, 显示前者较之后者更能表现地转流的局部特征. 依据CG01C卫星重力场模型和EGM96重力场模型, 分别联合由卫星测高确定的KMSS04平均海面高模型构造海面地形. 将据小波滤波降噪后所推算出的全球平均地转流、黑潮和热带太平洋区域地转流与海洋学结果的比较, 以及据此两不同重力场模型推算的大地水准面误差对计算地转流流速精度的对比都表明: 重力卫星确定的地球重力场模型较之以前存在的重力场模型在长波部分精度有较大提高. 联合现有卫星重力和卫星测高数据探测的全球平均地转流, 在大、中尺度上与海洋学结果相一致, 这表明从大地测量(空间)角度来研究洋流已达到较高的精度. 相似文献
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2009年9月6日至9日在三门湾进行了沿海声层析(Coastal Acoustic Tomography,CAT)潮流观测实验.实验由7台沿海声层析仪组网进行,并分别由渔船定点抛锚于7个站位.实验期间,还进行了定点ADCP(Acoustic Doppler Current Profiler)观测.通过建立逆模式对声传播时间差进行解析,引入权重因子,用L-curve法确定阻尼因子的最佳值,继而根据阻尼最小二乘法得到流速的最佳解.根据逆模式得到的流速分布可知该海区的潮流以半日潮(M2)为主,M2潮流椭圆呈东南-西北走向,潮流基本都是顺着水道,即涨潮为西北流向,退潮为东南流向.西北向与东南向最大流速分别为1.03m·s-1和1.09m·s-1.实验期间该区域的余流是从湾外流入湾内,平均流速约为0.05m·s-1.CAT与定点ADCP流速的东分量和北分量的均方差均小于0.18m·s-1.这样大面积的潮流和余流水平分布的同步观测,用传统观测手段很难实现.通过以上结果可以得出,沿海声层析技术可以作为一种新的测流方法对强潮海区进行大面积潮流观测,可在我国沿海的海洋环境监测等方面发挥重要作用. 相似文献
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南海海面高度和输运流函数: 全球 变网格模式结果 总被引：3，自引：1，他引：3
为了研究南海环流结构和变异及其与外部水域的关系, 我们建立了一个嵌套于全球大洋环流模式中的高分辨率中国近海环流数值模式. 给出模拟所得南海月平均以及年平均的海面高度和流函数分布, 与TOPEX/POSEIDON资料比较表明, 所得海面高度距平与观测十分一致. 基于这些结果, 讨论了南海的环流结构, 尤其是上层环流结构. 结果表明: 对于表层海水来说, 黑潮在冬、春和秋季均通过吕宋海峡入侵南海, 夏季则表层没有入侵. 但对于整个海水而言, 全年均有海水从太平洋通过吕宋海峡进入南海. 这一差异表明, 在夏季, 太平洋的海水是在次表层和中层入侵南海的.南海北部陆坡附近全年受气旋式环流控制. 夏季的南海南部反气旋流圈、越南东南离岸流和冬季的南海南部气旋流圈都得到了很好的再现. 南海海面高度和海面高度距平之间的差异明显. 表明, 在利用卫星高度计资料研究南海的上层环流时, 长期平均海面高度的空间分布有重要意义. 相似文献
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基于2004~2006年12个航次的水文资料,用逆方法计算得到了奄美大岛以东AE断面琉球海流的流速和体积流量.再次证实琉球海流具有较稳定的次表层流核结构,流核位于110～600 m深度,并沿AE线分布于27.2°～28.2°N,流核的最大流速为15.1～80.0 cm·s-1. 12个航次的平均流速断面显示了一个完整的次表层流核,其流核的最大流速为21.3 cm·s-1, 流核的垂直和水平尺度分别为800 m 和 30 km. 观测结果表明,2004~2006年之间,琉球海流冬季、春季、夏季、秋季和年平均的流量分别为10.9,10.1,5.9,23.9和12.7×106 m3·s-1,秋季最强,夏季最弱.日本以南黑潮净流量为52.7×106 m3·s-1, 其中源于吐噶喇海峡黑潮和琉球海流的流量平均比为0.40. 相似文献
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基于频域法,利用最新的GOCE卫星重力场模型和卫星测高数据计算了稳态海面动力地形.结合海洋表层漂流浮标的观测结果,对稳态海面动力地形进行了最优空间滤波尺度分析,给出了区域、纬度带和全球稳态海面动力地形的最优空间滤波尺度因子.在此基础上,给出了全球和区域地转流.结果表明:在中高纬度和全球区域,可以分别获得空间尺度优于102km和127km的稳态海面动力地形信息.与海洋表层漂流浮标对比可知,在强流区域,采用稳态海面动力地形得到的地转流速可以解释观测浮标流速的70%;在中高纬度区域,由GOCE重力场得到的地转流略优于对应的GRACE结果;在近赤道区域,由GOCE重力场得到的地转流精度略低于对应的GRACE结果;在北大西洋和阿古拉斯强流区域,由GOCE得到的地转流场明显优于对应的GRACE结果,其精度分别提高了16%和24%. 相似文献
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综述了自20世纪80年代以来国际上开展的主要海洋声层析观测实验.对它在海洋观测里的应用和取得的成果进行了系统总结和回顾,主要包括:(1)海洋中尺度现象观测;(2)海流,潮流,涡度的测量;(3)对流监测;(4)流量和热量输运测量;(5)气候声学测温;(6)内波观测;(7)沿海声学层析;(8)中国学者的工作.对海洋声层析的相关问题作了评述,指出了海洋声学层析研究的重大意义、广阔的应用前景和存在的难点,对我国在这一领域的研究进行了展望并提出一些建议. 相似文献
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南海北部东沙海底冲蚀河谷及其成因探讨 总被引：3，自引：0，他引：3
对覆盖南海北部东沙区的50多条多道地震剖面进行了解释.通过剖面解释,发现东沙隆起后,南海北部海底地形发生了较大变化.这其中包括东沙岛在陆架坡折处的隆起,以及沉积地层以较大的幅度向上翘起.向上翘起的地层在很大的范围内遭受海底剥蚀.在东沙隆起区的北侧,海底发育下切沟.本文解释为现代海底在更强烈的剥蚀条件下形成的海底冲蚀地形,称为海底冲蚀沟.海底冲蚀沟分布于东沙岛的北侧,大致与陆架坡折线,以及600m等深线相平行,其宽度一般在20km左右,NE-SW向长度可达200km,本文称为东沙海底冲蚀河谷.无论是冬季还是夏季,东沙岛以北的吕宋海峡都有黑潮分支从太平洋贯入南海.这一黑潮分支在冬季演化为太平洋-印度洋贯通流,在夏季演化为吕宋海峡次表层流.东沙海底冲蚀谷的分布与太平洋-印度洋贯通流,以及吕宋海峡次表层流的位置完全一致.本文认为,黑潮分支在遇到南海北部陆坡的阻挡后,黑潮水体由陆坡向陆架堆积,并因水深变浅,水体通过空间变小而使流速加大,从而有能力对海底产生剥蚀.东沙区海底地层的剥蚀,以及东沙海底冲蚀谷的发育都是黑潮分支在东沙陆架区形成的强底流和海底长期耦合作用的结果. 相似文献
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对一个非地转线性浅水模式的研究表明,当背景场为大尺度径向地转流Vg时,在山地或海岸附近可以形成一类中尺度边界急流,其特征宽度为Lc=L0（c0/Vg）,式中c0=（gH）1/2为考虑了密度垂直差后的重力波波速,L0=c0/f为Rossby变形半径,f为柯利奥来参数。一般来说,Lc的量级在大气和海洋中分别为百公里和几十公里。由于大尺度地转流是形成这类中尺度边界急流的重要条件,因此从这一观点看,在大气中的这类急流,在亚洲东部一般只能在春末或夏季出现,因为在这些季节,在这一地区盛行大尺度的西南或东南季风。对海洋,这类中尺度边界急流可以出现在海洋的东西两岸,不具有明显的季节变化,即是一类半永久持续系统。 相似文献
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利用星簇Cluster的三颗卫星(C1, C3和C4)在2001年和2002年的数据,研究磁尾爆发性整体流（BBF, Bursty Bulk Flow）事件及其与亚暴的关系. 三颗卫星可以同时观测到同一次BBF事件, 有时只有一颗或两颗观测到BBF,其原因有:（1）等离子体整体流的速度峰值满足BBF选取原则中的峰值要求, 但卫星的运行轨道不满足;（2）卫星处于所要求的区域内,等离子体整体流的速度峰值不满足;（3）中性片的复杂结构及其运动使得选取条件不能同时满足;（4）BBF空间分布高度局域化. 统计研究结果表明：单颗卫星观测存在局限性, C1、C3和C4卫星独立观测到BBF的持续总时间分别占它们联合观测到的5507%、7748%和5552%; 大部分亚暴爆发期间都能观测到BBF, 甚至在一次亚暴爆发期间观测到多次BBF; 少数亚暴爆发期间没有观测到BBF. 相似文献
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中尺度涡是重要的海洋学现象,它在很大程度上影响着海洋内部的能量传递过程.由于传统海洋学观测手段的固有局限性,一直以来对中尺度涡观测和研究的程度都比较低.地震海洋学的诞生和发展为海洋学观测提供了一个全新的手段.对南海的历史地震数据重新处理后,我们首次在本研究海域的地震剖面上看到了透镜状结构.它位于南海西南次海盆(~113.6°E,11.4°N),中心深度约为450 m,中心厚度约为300 m,半径约为55~65 km,具有典型的中尺度涡特征,综合解释为反气旋.我们利用地震海洋学方法估算了地转剪切,结合来自于卫星高度数据的海表面地转流速度进一步得到了绝对流速的垂向剖面.结果显示,流速的最大值约为0.7 m/s,出现在400~450 m处,对应于涡旋的中心深度;西北部分为正,东南部分为负,整体呈现出顺时针的转动方向,说明了它是一个反气旋结构. 相似文献
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粤东沿岸上升流对2006年夏季台风响应 总被引：2，自引：0，他引：2
通过在粤东沿岸进行的大面走航CTD观测,特别是座底式的海床基测流资料,比较详细的探讨了台风过境对粤东沿岸上升流系统的影响.研究结果表明：南海夏季风驱动的东北向地转流在汕头附近存在显著的近海底向岸分量,与上层的离岸埃克曼平流共同构成了粤东近岸的典型上升流系统.进一步的分析表明粤东沿岸上升流系统对台风强度及其入侵路径比较敏感.当台风入侵路径位于上升流系统以北时（如0604号台风碧利斯和0605号台风凯米）,在台风过境初期,局地西南风的异常增大使得向岸流显著增强,即上升流增强;在台风过境期及后期,无论是由于局地风场过强导致的海洋受迫响应（0604号台风碧利斯）,还是中度台风诱发的惯性振荡（0605号台风凯米）,都不利于维持一个稳定的、持续的上升流系统.当台风从上升流系统以南入侵时（如0606号台风派比安）,有利于上升流产生的西南风被东北风取代,风驱向岸的埃克曼平流效应以及质量守恒使得海洋中、下层为离岸流,上层为向岸流,粤东沿岸传统的上升流结构遭到彻底颠覆;当台风过境后,典型的上升流结构会在1～2d内回复. 相似文献
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2004年7月14日TC-1卫星在近地磁尾(-9.3Re,-5.4Re,1.2Re)附近观测到了伴随有持续尾向流的等离体片变薄和偶极化过程.尾向流持续时间为32分钟.偶极化过程中磁场By分量没有明显变化.在偶极化过程发生两分钟之后,地面台站观测到的Pi2脉动.ACE卫星的观测表明行星际磁场有弱的南向行星际磁场（-2nT）,持续时间约55分钟.Imagine卫星在电离层区域没有观测到极光出现.和伴随有极光增亮的亚暴过程相比,南向行星际磁场明显较弱,且持续时间短.TC-1卫星和ACE卫星的联合观测表明尾部释能有大有小,并非达到某值才能发生.但能量小时,不能够引起极光亚暴.其次南向行星际磁场有可能与近地磁尾尾向流有密切关系. 相似文献
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卫星重力测量技术的实现为测定地球动力学扁率提供了新的方式和途径，GRACE卫星是目前最新的重力测量卫星，据其恢复的低阶重力场较以往精度得到大大提高，然而其观测地球动力学扁率（二阶项）却与卫星激光测距（SLR）结果相差较大.本文采用最大熵谱和小波分析方法对GRACE和SLR观测的地球动力学扁率时间序列信号进行定量比较分析，结果表明：GRACE观测的地球动力学扁率年际周期变化振幅仅为SLR观测结果的25%，并且目前GRACE观测的地球动力学扁率数据中含有系统输入信息和相位差，但前者较后者包含有较强的短周期（2～6月）信息.造成这种差异的主要原因可能来自于GRACE与SLR全球观测数据时空分布不同. 相似文献
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亚极光区极化流（Subauroral Polarization Streams, SAPS）为快速流动的西向等离子体流,位于昏侧-子夜前亚极光区,是磁层-电离层-热层耦合的重要过程之一.本文利用密西根大学的RAM （Ring current-Atmosphere Interaction Model）模型对一次典型磁暴期间发生的SAPS事件进行了模拟,并与DMSP卫星观测值进行了比较.结果表明：模拟结果能大致反映观测现象;模拟得到的SAPS峰值速度所在纬度随磁暴时间的变化与观测值有较大差别;SAPS速度观测值在约18∶00 UT和约20∶00 UT左右出现两个峰值,而模拟值只有一个峰值,出现在约18∶00 UT,主要原因是模型对亚暴过程的模拟存在不足. 相似文献
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基于海南岛至西沙群岛之间深水海域一长达5年的锚定潜标测流资料,采用谱分析、调和分析和动力模态分解等方法主要分析了局部海域内潮的基本特征.结果表明:研究海域的正压和斜压潮均以全日振荡为主,500~900m的海洋中层全日等密度线垂向振幅可达40m;全日内潮主要沿垂直于陆坡方向传播,与天文潮锁相的全日内潮可占全日内潮总能量的41%;海洋上层,O1内潮垂向平均振幅与局地海面高度呈显著正相关关系,K1内潮则表现为夏、冬季增强的半年循环特征;超过70%的O1分潮能量集中于第一、二斜压模态上,K1分潮在第三斜压模态上亦有相当能量. 相似文献