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1.
There are few studies on the variation of Froude number versus depth during the passage of internal solitary waves (ISWs). In this paper, according to the limited observational data of the ISWs near the Dongsha Islands in the northern South China Sea (SCS), it is found that, during the passage of an ISW, the local Froude number near the main thermocline gets maximum and the flow is supercritical, with the Froude number decreasing gradually upward and downward, whilst before and after the passage of the ISW, the local Froude number is less than 1 and the flow is subcritical in the entire water column. Since the observational current data are only available in the upper ocean, a two-dimensional continuously stratified nonlinear model is employed here to study the variation of Froude number versus depth during the passage of an ISW. The modeled ISW induced current field agrees well with that observed during the passage of the observational ISW. It is found that, even during the passage of the ISW, although the Froude number is larger than 1 in the upper layer, it is less than 1 in the lower layer, and the duration when the Froude number is larger than 1 also changes with depth. Thus, it is suggested that, once the Froude number near the main thermocline is larger than 1, the passage of ISWs could be identified. Moreover, it would be better to choose a sampling interval of no more than 1/4 passage period of the ISW during an in-situ observation of ISWs. 相似文献
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Cai Shuqun Wu Yuqi Xu Jiexin Chen Zhiwu Xie Jieshuo He Yinghui 《中国科学:地球科学(英文版)》2021,64(10):1674-1686
Numerous internal solitary waves(ISWs) have been observed in the southern Andaman Sea. In this study, the two-dimensional Massachusetts Institute of Technology general circulation model is applied to investigate the dynamics of ISWs and explore the effects of the bottom topography and tidal forcing on the generation and propagation of ISWs in the southern Andaman Sea. The results show that the large-amplitude depression ISWs are mainly generated via the oscillating tidal flow over the sill of the Great Channel, and the generation of ISWs is subject to the lee wave regime. The Dreadnought Bank cannot generate ISWs itself; however, it can enhance the amplitudes of eastward-propagating ISWs generated from sill A, owing to constructive interference of internal tide generation between the sill of the Great Channel and the Dreadnought Bank. The eastward-propagating ISWs generated by the eastern shallow sill near the continental shelf can propagate to the shelf, where they evolve into elevation waves because of the shallow water. Sensitivity runs show that both the semidiurnal and diurnal tides over the sill of the Great Channel can generate ISWs in this area. However, the ISWs generated by diurnal tides are much weaker than those generated by semidiurnal tides. Mixed tidal forcing has no significant effect on the generation of ISWs. 相似文献
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ABSTRACTThe generation processes and potential energy sources of internal solitary waves (ISWs) in the southern Taiwan Strait are investigated by driving a high resolution non-hydrostatic numerical model with realistic background conditions. Two main types of ISWs are clarified according to their different energy sources. One is generated by the nonlinear disintegration of remote internal tides emanating from Luzon Strait, and the other type is generated by local tide-topography interaction at the continental slope. The basic properties and evolution processes differ between these two kinds of ISWs. The waves originated from the remote internal tides at Luzon Strait have amplitudes comparable to previous field observations. In contrast, the ISWs generated locally are much weaker than observed waves, even in the presence of a steady offshore background current, which intensifies the generation of onshore ISWs. The ISWs induced by remotely generated M2 internal tides are stronger than those induced by K1 internal tides, and the fraction of internal wave energy transmitted onto the shelf is not significantly influenced by the intensity of remotely generated internal tides. 相似文献
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以往利用地震海洋学方法发现的内孤立波大多在东沙岛附近,本文在南海海盆东北部首次利用地震海洋学方法发现了海盆中的内孤立波.通过叠前偏移观察该内孤立波细结构的变化,发现内孤立波波形在采集时间段内整体较稳定,内孤立波浅层反射相对深层变化较大.通过改进前人的方法,利用共偏移距道集叠前偏移剖面计算内孤立波视相速度.该方法比直接使用共偏移距道集拟合的共中心点-炮点对曲线线性更好,其计算的内孤立波视相速度为0.82m·s~(-1),内孤立波视传播方向为从NW向SE(172°N方向,0°指向北). 相似文献
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本文基于对南海东北部东沙海域近期采集的多道反射地震资料进行重新处理获得新的地震海洋学数据,分析了该海域内孤立波/内孤立波包、沙丘上方和陡坎附近特殊反射结构特征,从而提供了新的海水层与海底相互作用依据.研究结果表明,除之前已发表文章中地震海洋学资料显示存在的第一模态内孤立波/波包和沙丘上方常见的反射样式-披毛状发射外,地震海洋学资料上还发现了第二模态内孤立波、陡坎上方的上抬型波动反射结构样式.在新的地震海洋学数据中,第一模态内孤立波振幅均小于50 m,宽度上都小于5 km,单个内孤立波的最大振幅约为45 m.内孤立波包的内孤立波振幅都相对较小,均小于40 m,并且与之前不同的是,彼此之间振幅相差不大,没有明显的排列规律.此次地震海洋学数据记录到的第二模态内孤立波,形态较为完整,上层和下层反射的振幅相差不大,在30 m左右;中间层大约在水深130 m位置处,垂向结构的整体大小大于200 m.沙丘上方反射结构普遍存在弱反射层,可能是湍流边界层,并且存在特殊反射样式-披毛状反射.但并不是沙丘上方都存在披毛状反射样式,本文分析它出现在地震海洋学资料上可能是受测线与沙丘走向之间夹角的影响.陡坎区域的水层反射结构则表现为上抬型波动,并常常伴随着同相轴连续性的变化.该波动的大小及反射同相轴的连续性可能取决于陡坎的高度/坡度及水层动力的强度,新数据中出现的一个上抬型波动,高度达20~30 m,它的附近水层还存在一个形态不完整的内孤立波.陡坎附近的水层反射也常常出现弱反射带和小的波动. 相似文献
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以往利用地震海洋学方法发现的内孤立波大多是第一模态内孤立波,本文利用地震海洋学方法首次在中美洲太平洋沿岸海域发现了第二模态内孤立波群.通过叠前偏移观察该第二模态内孤立波群细结构的变化,发现位于陆坡上的第二模态内孤立波ISW4在大约50 s的采集过程中,出现反射同相轴分叉、合并以及密跃层中心深度变化.利用共偏移距道集叠前偏移剖面计算的这些第二模态内孤立波视相速度在0.5 m·s^-1左右,其视传播方向都是沿地震测线从SW到NE(44°N方向,0°指向北).通过对视相速度误差相对较小的三个第二模态内孤立波(ISW1、ISW3和ISW5)的视相速度进行分析,发现总体上第二模态内孤立波视相速度随着水深的增加而增加,另外一般情况下具有较大最大振幅的第二模态内孤立波的视相速度较大. 相似文献
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Ocean Dynamics - Based on a non-hydrostatic two-dimensional and high-resolution model, evolution of internal solitary waves (ISWs) on the typical slope-shelf topography in the northern South China... 相似文献
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本文主要利用地震海洋学方法研究地中海直布罗陀海峡附近内孤立波的结构特征,此处内孤立波为第一模态下沉型,为中幅度和大幅度内孤立波,垂向振幅最大可达74.5m,振幅随深度增加呈增大趋势,传播速度随振幅增大而增大,可以确定“真”最大振幅位置位于密跃层附近.由于类多普勒效应和孤立波与测量船之间存在夹角的原因,从地震剖面上得到的为视半高宽参数,需要进行校正后才能得到比较真实的半高宽参数,校正后半高宽最高可达到1721.8m,但是校正后的半高宽与理论结果有些差距,这可能与内孤立波的发育稳定程度有关.随着内孤立波包不断向东运动,整体波宽变大,垂向速度变小.本文将地震海洋学方法拓展应用于地中海区域内孤立波分析,进一步证明了利用地震海洋学方法研究海水运动的可行性. 相似文献
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Remotely operated vehicles (ROVs) are unique tools for underwater industrial exploration and scientific research of offshore areas and the deep ocean. With broadening application of ROVs, the study of factors that affect their safe operation is important. Besides the technical skills to control ROV movement, the dynamical ocean environment may also play a vital role in the safe operation of ROVs. In this paper, we investigate the influence of large-amplitude internal solitary waves (ISWs), focusing on the forces exerted on ROVs by ISWs. We present a methodology for modeling ISW-induced currents based on KdV model and calculate the ISW forces using the Morrison equation. Our results show that an extremely considerable load is exerted by the ISW on the ROV, resulting in a strong disturbance of the vehicle’s stability, affecting the ROV control. The numerical results of this work emphasize the importance of considering dynamical conditions when operating underwater vessels, such as ROV. Further laboratory and field investigation are suggested to gain more understanding of this subject. 相似文献
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Ocean Dynamics - Field measurements of second-mode internal solitary waves (mode 2 ISWs) during the winter on the upper continental slope of the northern South China Sea were reported in Yang et... 相似文献
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在南海东北部东沙环礁附近,内孤立波被大量地观测报道.在该地区内孤立波的传播和演化过程仍然存在许多待解决的问题.利用改进的地震海洋学处理方法对2009年夏的一段海洋勘探地震测线进行了重新处理,获得了50 m水深之下的水层反射图像,发现了包含8个内孤立波的下沉型内孤立波包.遥感仪器中分辨率成像光谱仪(MODIS)图像在该段地震测量的3 h内,捕捉到同一个内孤立波包,经处理分析,获得前5个内孤立波的清晰图像.本文采用了两种方法计算内孤立波相速度,方法一是利用不同的叠前共偏移距道集剖面估算内孤立波的视相速度,并根据MODIS图像上内孤立波的传播方向对其进行校正;方法二是利用地震与MODIS图像联测直接获得传播相速度.将这两种方法得到的相速度分别进行对比,发现它们在数值大体一致.地震海洋学剖面可直接获得内孤立波包中8个内孤立波的特征参数,包括振幅、视半高宽和视波间距.该内孤立波包的最大振幅为117 m,最大视半高宽为1020 m,最大视波间距为4100 m.由于地震采集船和内孤立波之间存在类多普勒效应,且二者前进方向存在夹角,所以利用地震与MODIS图像联测得到的传播相速度,结合MODIS图像所推断的内孤立波传播方向对视半高宽和视波间距进行校正.首波的半高宽与遥感估算的特征半波宽的比值是1.75,接近理论比值的1.763;校正后的真波间距和遥感量测波间距数值基本一致.最后,结合地震观测前后的遥感图像和潮流数据推断这一内孤立波包为Type-b型.结果表明,将地震海洋学和遥感方法结合,可以更好地研究内孤立波的特征. 相似文献
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The South China Sea (SCS) is one of the large marginal seas of the western Pacific Ocean. In comparison with open oceans, the SCS circulation has obviously transient characteristics due to its small basin-scale and semi-annually reversed monsoon forcing. … 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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利用1979—2013年NCEP/DOE再分析资料的大气多要素日平均资料、美国NOAA日平均向外长波辐射资料和ERSST月平均海温资料,分析赤道大气季节内振荡(简称MJO)活动对南海夏季风爆发的影响及其与热带海温信号等的协同作用.结果表明,赤道MJO活动与南海夏季风爆发密切联系,MJO的湿位相(即对流活跃位相)处于西太平洋位相时,有利于南海夏季风爆发,而MJO湿位相处于印度洋位相时,则不利于南海夏季风爆发.赤道MJO活动影响南海夏季风爆发的物理过程主要是大气对热源响应的结果,当MJO湿位相处于西太平洋位相时,一方面热带西太平洋对流加强使潜热释放增加,导致处于热源西北侧的南海—西北太平洋地区对流层低层由于Rossby响应产生气旋性环流异常,气旋性环流异常则有利于西太平洋副热带高压的东退,另一方面菲律宾附近热源促进对流层高层南亚高压在中南半岛和南海北部的建立,使南海地区高层为偏东风,从而有利于南海夏季风建立;当湿位相MJO处于印度洋位相时,热带西太平洋对流减弱转为大气冷源,情况基本相反,不利于南海夏季风建立.MJO活动、孟加拉湾气旋性环流与年际尺度海温变化协同作用,共同对南海夏季风爆发迟早产生影响,近35年南海夏季风爆发时间与海温信号不一致的年份,基本上是由于季节转换期间的MJO活动特征及孟加拉湾气旋性环流是否形成而造成,因此三者综合考虑对于提高季风爆发时间预测水平具有重要意义. 相似文献
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Wang Dongxiao Wang Qiang Cai Shuqun Shang Xiaodong Peng Shiqiu Shu Yeqiang Xiao Jingen Xie Xiaohui Zhang Zhiwei Liu Zhiqiang Lan Jian Chen Dake Xue Huijie Wang Guihua Gan Jianping Xie Xinong Zhang Rui Chen Hui Yang Qingxuan 《中国科学:地球科学(英文版)》2019,62(12):1992-2004
The South China Sea(SCS) is a large marginal sea connecting the Indian and Pacific oceans.Under the factors of monsoons,strait transport,and varied bathymetry,the SCS presents a three-layer structure and strong diapycnal mixing which is far greater than that in the open ocean.Theoretical analysis and observations reveal that internal tides,internal solitary waves,and strong winds are the sources of the strong mixing in the northern SCS.A major consequence of the strong mixing is an active mid-deep circulation system.This system promotes exchange of water between the SCS and adjacent oceans,and also regulates the upper layer of wind-driven circulation,making the 3 dimensional SCS circulation clearly different from that in other tropical and subtropical marginal seas.The mass transport capacity of the mid-deep circulation has a substantial impact on marine sedimentation,the biogeochemical cycle,and other processes in the SCS.This paper summarizes the recent advances in middeep sea circulation dynamics of the SCS,and discusses the opportunities and challenges in this area. 相似文献
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南海的海岛、海山等地貌单元的地球物理研究对于南海成因、海岛利用、资源问题和我国海防建设均具有重要意义.过去我国的南海海洋实际测量资料覆盖面小,且多数为测线调查,海底地形测量精度和重磁等测量精度较低,因此,一直无法得到精度较高的研究成果.本文利用半个多世纪我国在南海历年的多波束、重力、磁力等船载海洋实际地球物理调查资料,加上少数卫星、航空测量成果,得到能够覆盖南海全部海域的多波束、重力、磁力实际测量的地球物理基础数据.追溯南海周边的地磁台站与当年调查时间匹配的日变数据,重新校正历年磁力测量成果,并利用"十一五"863国家海洋高科技计划的处理、拼合技术,获得了南海海底地形、重力、磁力三方互为印证的可靠地球物理成果,为海岛海山的地球物理研究奠定基础.研究发现,南海海岛海山按其地球物理性质并结合现有的岩石物性资料,可以分为三大类:1)南海大部分海岛海山为空间重力异常值高、正磁力ΔZ⊥异常值也高的高密度高磁性的双高海山,以基性喷出岩(玄武岩)为主;2)空间重力异常值高、磁力ΔZ⊥异常值低的海山,以花岗岩、变质岩为主;3)空间重力异常值高、部分磁力ΔZ⊥异常值高部分低的海山,可能是花岗岩、变质岩海山的部分区域出现火山喷发形成的. 海山的分布有规律,与南海的成因与南海块体的分异状态有关. 相似文献
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利用南海最新的磁力资料,在岩石物性分析基础上,选择南海一条典型剖面拟合反演其密度与磁性结构并以拟合结果作为约束,反演全海域磁性基底的宏观分布.对南海磁力数据进行了低纬度化极处理,利用Halo小波基对化极磁异常进行了多尺度分析并依据磁力异常特征进行了磁场分区.根据剖面与全海域磁性基底反演结果认为：南海北部陆缘更倾向于非火山型的构造属性.磁性基底对浅部沉积作用的控制关系在莺歌海一带表现得非常明显.中—西沙和南沙块体的磁性基底特征十分相似,推测在海盆拉张之前,二者为同一块体. 相似文献
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利用10年高精度卫星测高海面高异常网格资料,联合EGM96稳态海面地形模型,构成南海海域合成海面地形的时间序列,并计算了各个时期的南海表层地转流场. 利用卫星跟踪漂流浮标观测结果与相应时期南海地转流场进行对比验证,结果显示本文结果可以很好地反映南海海域一些中小尺度的环流特征. 根据南海各季节多年平均表层环流场结构,对南海环流周年变化规律和季节特征进行了初步的探讨. 研究结果表明,南海表层环流始终处在不断演变过程之中,在时间和空间上都表现出明显的多尺度特征. 相似文献
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南海经历了中生代主动大陆边缘到新生代被动大陆边缘的转换,其岩石层地球物理场具有明显的块、带特征.本文通过综合分析南海地区深地震探测、面波层析成像、重磁异常以及地热与岩石层流变学等各种地质地球物理资料,对南海地壳及岩石层的综合地球物理特征进行了深入总结,发现深地震探测剖面所确定的洋、陆壳转换位置与空间重力异常梯级带位置较为一致,据此拟定了南海洋、陆壳的转换边界;依据多条地壳结构剖面中拉张减薄的程度确定了正常减薄陆壳、洋陆壳过渡带及洋壳等属性特征,并初步圈定了南海下地壳高速层的分布范围.对比分析了南、北陆缘地壳结构及其拉张减薄的变化特征,从综合地球物理特征的相似性上推测了北部陆缘的中西沙陆块与南部陆缘的南沙礼乐滩陆块具有共轭对称性.依据S波速度梯度变化确定了南海岩石层厚度分布情况,揭示出南海北部陆缘存在一条岩石层厚度的减薄带,且该减薄带与高热流带具有较好的一致性.在综合分析的基础上,以深地震探测剖面与重、磁异常变化的对应性为基础,划定了南海边界构造的位置. 相似文献
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本文运用NCAR/NCEP再分析数据和APHRO_MA_V1003R1降水数据,对比分析了孟加拉湾西南季风和南海热带季风的气候特征异同以及对降水分布的影响,得到如下结论:(1)孟加拉湾西南季风比南海热带季风爆发更早、强度更强、持续时间更久、向北推进更北.(2)孟加拉湾西南季风建立过程缓慢,主要是索马里越赤道西南气流的逐渐加强和热带印度洋ITCZ(赤道辐合带)的逐渐北移;而南海热带季风建立过程迅速,主要是东亚大槽的一次替换过程伴随西太平洋副热带高压的突然东撤和热带西太平洋ITCZ的突然北跳.(3)孟加拉湾西南风纬向分量较强,季风建立前后主要变化在于偏西风的强度;而南海西南风经向分量较强,季风建立后风向突然逆转,东南风由于副高东撤而迅速被西南风取代.(4)孟加拉湾西南季风撤退较快,而南海季风则撤退较慢.(5)根据季风进程将夏季风期划分为季风发展期(5月)、强盛期(6-8月)和减退期(9-10月).其间对流活跃区的发展和推进、季风槽的位置以及对应降水区域均有明显差异.(6)在夏季风期,孟加拉湾和南海经度上分别存在着由ITCZ北抬引起的、在季风槽对流活跃区上升而在南北两侧下沉的、南北对称分布的季风经向次级环流.由于孟加拉湾和青藏高原强大热源的存在,孟加拉湾上升区南北跨度比南海的更大;孟加拉湾经圈环流更加稳定,而南海经圈环流的南北摆动更明显;孟加拉湾上升中心区比南海的偏北;在季风减退期,由于南海ITCZ撤退较慢,其上升区比孟加拉湾上升区偏北. 相似文献