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斯里兰卡岛以东海域在西南季风期间常会出现一对低频涡旋偶极子（即斯里兰卡穹顶气旋涡和反气旋涡）,对当地的海洋生态系统及气候有着重要影响。基于（1/12）°分辨率的混合坐标海洋模式（Hybrid Coordinate Oceanic Model,HYCOM）再分析资料以及多尺度子空间变换（MWT）和基于MWT的正则传输理论等方法,分析了它们的生成发展机制。结果发现这2个涡旋发展所需能量最终都来源于海表风应力做功,但具体可取3条完全不同的路径：①风应力直接驱动涡旋;②风应力驱动背景场的西南季风流,其后西南季风流发生正压不稳定以提供涡旋所需的涡动能;③西南季风流通过风应力做功获得的动能转换为有效位能,其后通过斜压不稳定给涡旋提供位能。涡旋最终衰亡的主要原因包括风应力对涡旋做功的减少、西南季风流正压不稳定的减弱、涡旋的能量频散以及低频涡向更高频扰动的正向能量级串。 相似文献
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黑潮延伸体上游中尺度涡场的年代际振荡及其相关机制 总被引：1，自引：1，他引：0
黑潮延伸体上游区域的中尺度涡场的涡动能和涡特征尺度存在显著地年代际振荡,和黑潮延伸体路径的年代际变化有很好的相关性。当黑潮延伸体路径比较稳定时,其上游区域涡动能比较高,涡特征尺度比较大,反之相反。通过对黑潮延伸体上游区域的中尺度涡场进行集合分析发现:当黑潮延伸体处于稳定状态时,上游涡场几乎是各向均匀地,有轻微的径向伸长;而当黑潮延伸体处于不稳定状态时,上游的中尺度涡场有显著地纬向伸长。对与中尺度涡场的产生相关的线性斜压不稳定和正压不稳定进行了计算分析,结果显示,线性斜压不稳定不是控制中尺度涡场年代际变化的机制,而正压不稳定对中尺度涡场的年代际变化有积极的贡献。不稳定产生的中尺度涡之间存在非线性涡-涡相互作用。 相似文献
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作为西太平洋最大的边缘热带海盆,南海具有季节性海盆尺度风生环流特性,具有越东偶极子、南海西边界流、黑潮入侵分支等主流系（空间尺度＞100 km）,也具有丰富的中尺度涡旋、锋面、上升流等中尺度过程（空间尺度约为O（10～100 km））和活跃的亚中尺度过程（O（1～10 km））等,而这些多尺度运动之间的能量转化是全球海洋能量循环的主要组成部分。本文主要概述了南海贯穿流特征、南海陆架陆坡流和西边界流特征、主流系对中尺度涡旋的影响、（亚）中尺度对湍流混合的影响四个方面取得的研究进展。目前的研究已发现主流系主要通过斜压不稳定将能量传递给中尺度过程,中尺度涡旋能量主要通过正压不稳定、剪切不稳定等过程将能量传递给小尺度过程。但是,多尺度运动之间能量传递过程的观测、南海中小尺度过程的能量逆级串过程及其对局地天气与气候的影响仍需进一步研究。 相似文献
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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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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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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),通过能量诊断探讨了越南沿岸南海西边界流(南海贯穿流主体部分)区域夏季(6—9月)涡流相互作用的年际变化特征以及平均流对中尺度过程的贡献。结果显示,在季风和西边界强流、南海贯穿流的共同影响下,越南沿岸东向急流和双涡结构的能量分布和收支有显著的年际差异。尽管涡动能(EKE,Eddy Kinetic Energy)和涡动有效势能(EPE,Eddy available Potential Energy)的量级基本一致,但二者在水平和垂向空间分布上存在明显差异,这与夏季风影响下的南海西部边界流,越南离岸流的上层海洋密度梯度、流速大小和剪切导致的斜压、正压不稳定性等因素相关。同时随着深度的增加,密度梯度变化相对水平速度剪切对海洋涡流过程的影响逐渐凸显。EKE能量收支分析表明,压强与风应力主要做正功,是维持EKE稳定的主要能量来源,而EKE平流项既可以促进涡旋的增长,也会造成涡旋的消耗,对EKE的年际变率影响比较显著。正压不稳定导致的能量转换主要影响南海西部边界流区域,并存在显著年际变化,并且在风和平均流的影响下,沿贯穿流方向存在显著空间分布差异。越南离岸流正异常年,整体呈现平均流向涡旋传递能量;负异常年,出现EKE反哺平均动能的情况。 相似文献
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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
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Rhines效应是指Rossby波和大湍流（中尺度涡）相互作用,将涡动能量以波的形式传播出去,从而使中尺度涡发生形变,最终消亡的一种动力学机制。本文通过比较海洋里涡特征速度和Rossby长波波速的方法,研究了一种广义的Rhines效应对高度计观测的海洋中尺度涡空间分布特征的影响。结果显示,广义Rhines效应比只考虑行星涡度梯度的传统形式对中尺度涡的分布具有更显著的影响。大部分中尺度涡分布在涡特征速度（Ue）大于由广义Beta值计算的Rossby长波波速（Ucg）的区域。这些涡可以由动能反向串级过程获取能量,成长为振幅和空间尺度较大的涡。热带海域以外的“涡旋沙漠”区域,中尺度涡的数量稀少,强度很弱,大都分布于Uecg的海域。广义Rhines效应可能是这些海域中尺度涡难以成长的动力学机制。 相似文献
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广泛存在于上层海洋的次中尺度过程能有效地从平衡态的中尺度地转剪切中汲取动能, 并通过非地转斜压不稳定正向串级能量至小尺度的耗散过程, 从而对海洋物质能量输运、中尺度过程变异以及混合层再层化等产生重要影响。文章利用高分辨率(500m)的区域海洋数值模式ROMS(Regional Ocean Modeling System)模拟结果, 并结合理论分析, 对南海北部冬季典型反气旋涡的次中尺度动力过程进行了初步探讨。研究结果表明, 典型中尺度涡边缘存在显著的锋面, 锋面海域强烈的水平浮力梯度能有效地减小Ertel位涡, 有利于诱发次中尺度对称不稳定(symmetric instability); 锋生作用是引起该中尺度涡边缘发生对称不稳定的主要动力机制之一。同时, 次中尺度过程及其不稳定引起的垂向次级环流显著增强了混合层垂向物质能量交换, 最大垂向速度可达95m·d-1, 影响深度最深至80m。 相似文献
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次中尺度过程的水平空间尺度约为0.1~10km, 时间尺度约为1天, 里查森数和罗斯贝数为0(1), 能有效地从中尺度环流中汲取能量向小尺度湍流串级, 并对上层海洋物质的垂向交换有着重要影响。本文基于水平分辨率为~500m的高分辨率ROMS(regional ocean modeling system)数值模拟结果, 采用方差椭圆方法, 评估了黑潮延伸体海域上层海洋次中尺度涡旋的各向异性特征, 并探讨了涡旋各向异性值的大小与次中尺度过程特征参数的相关性。研究结果表明, 黑潮延伸体主轴强流区域的次中尺度涡旋各向异性值明显小于两侧海域, 主轴区域的次中尺度涡旋特征明显强于流轴两侧海域, 各向异性值与次中尺度过程的强弱有着较为显著的负相关关系, 表明次中尺度过程具有较小的各向异性特征(更趋各向同性)。方差椭圆表征了涡与平均流相互作用过程中的能量反馈机制, 较大的各向同性特征意味着动能更趋正向串级。 相似文献
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本文基于南海东北部观测的抛物线型背景流,设计了8种形式的抛物线型背景流,利用IGW模式研究了其对内孤立波(ISW)的特征和能量学的影响。研究结果表明:背景流对波包中ISW数目没有影响,但减小了ISW的相速度;对于下边界在主温跃层附近或在其上的抛物线型背景流,ISW振幅和最大位移深度均增加;随着抛物背景流曲率减小,ISW振幅、斜压与正压能比值减小,同时ISW相速度、正压能、斜压能、KE/APE都增加;如果抛物背景流底部延伸至海底,且曲率减小,则ISW振幅、相速度减小,同时正压能、斜压能、KE/APE增加;在整个深度上的背景流,随着下层曲率减小和上层曲率增大,ISW振幅、相速度、斜压与正压能比值、斜压能、KE/APE均增加。 相似文献
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An internal gravity wave model was employed to simulate the generation of internal solitary waves(ISWs) over a sill by tidal flows. A westward shoaling pycnocline parameterization scheme derived from a three-parameter model was adopted, and then 14 numerical experiments were designed to investigate the influence of the pycnocline thickness, density difference across the pycnocline, westward shoaling isopycnal slope angle and pycnocline depth on the ISWs. When the pycnocline thickness on both sides of the sill increases, the total barotropic kinetic energy, total baroclinic energy and ratio of baroclinic kinetic energy(KE) to available potential energy(APE) decrease, whilst the depth of isopycnal undergoing maximum displacement and ratio of baroclinic energy to barotropic energy increase. When the density difference on both sides of the sill decreases synchronously, the total barotropic kinetic energy, ratio of baroclinic energy to barotropic energy and total baroclinic energy decrease, whilst the depth of isopycnal undergoing maximum displacement increases. When the westward shoaling isopycnal slope angle increases, the total baroclinic energy increases whilst the depth of turning point almost remains unchanged. When the depth of westward shoaling pycnocline on both sides of the sill reduces, the ratio of baroclinic energy to barotropic energy and total baroclinic energy decrease, whilst the total barotropic kinetic energy and ratio of KE to APE increase. When one of the above four different influencing factors was increased by 10% while the other factors keep unchanged, the amplitude of the leading soliton in ISW Packet A was decreased by 2.80%, 7.47%, 3.21% and 6.42% respectively. The density difference across the pycnocline and the pycnocline depth are the two most important factors in affecting the characteristics and energetics of ISWs. 相似文献
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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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本文利用南海西沙群岛潟湖区29 d的全水深浮标观测资料研究了潟湖区内正压潮和内潮的基本特征,采用深度平均方法分析海流的适用性,并讨论潟湖区内潮的主要来源。深度平均流的动能谱显示全日潮流占主导,其动能占整体海流动能的41%。对比分析深度平均流和Tpxo7.2模式预测的全日、半日潮流的调和常数,两者均表明全日正压潮流受地形调制,主轴方向为西北?东南向,而半日正压潮流主轴方向为东?西向。两种方法得到的全日正压潮流大?小潮存在半个相位（6～7 d）的差异,进一步分析发现全日正压潮和全日内潮潮龄不同,存在部分相互抵消,且全日内潮大潮发生时间在深度上存在差异,推测由于缺少海表和海底的测量数据,导致深度平均方法得到的全日正压潮仍然包含全日内潮信号。调和分析结果表明,全日内潮的动能中相干部分占比高达91%,说明潟湖区的全日内潮是正压潮与局地岛礁地形相互作用产生,而从远场传播而来的可能性很小。 相似文献
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A three-dimensional modeling study on eddy-mean flow interaction between a Gaussian-type anticyclonic eddy and Kuroshio 总被引：1，自引：0，他引：1
The Princeton ocean model is employed to study the energy balance of a fast-moving anticyclonic eddy (AE) during eddy-mean flow interaction. The AE is initialized with an axisymmetric Gaussian-type temperature profile and is placed to the east of the Philippine Islands. An energy analysis suggests that the advection term, pressure work and friction term play dominant roles in the initial eddy decay. During the strong interaction stage, barotropic instability (BTI) becomes the main force for the eddy kinetic energy (EKE) production, with the largest positive BTI in the interaction zone, which means that the eddy always obtains kinetic energy from the Kuroshio during this stage. Most of the EKE dissipation, the large conversion from the eddy available potential energy to the EKE and that from the mean kinetic energy to the EKE all occur at the upper layer during the strong interaction stage. When the AE interacts with the mean flow on the eastern side of the Kuroshio, whether the AE gains kinetic energy from the Kuroshio or loses kinetic energy to the Kuroshio is mainly determined by its shape in the interaction zone. 相似文献
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Oceanic geostrophic turbulence theory predicts significant inverse kinetic energy(KE) cascades at scales larger than the energy injection wavelength. However, the characteristics of the mesoscale variabilities associated with the inverse KE cascade in the real oceans have not been clear enough up to now. To further examine this problem,we analyzed the spectral characteristics of the oceanic mesoscale motions over the scales of inverse KE cascades based on high-resolution gridded altimeter data. The applicability of the quasigeostrophic(QG) turbulence theory and the surface quasigeostrophic(SQG) turbulence theory in real oceans is further explored. The results show that the sea surface height(SSH) spectral slope is linearly related to the eddy-kinetic-energy(EKE) level with a high correlation coefficient value of 0.67. The findings also suggest that the QG turbulence theory is an appropriate dynamic framework at the edge of high-EKE regions and that the SQG theory is more suitable in tropical regions and low-EKE regions at mid-high latitudes. New anisotropic characteristics of the inverse KE cascade are also provided. These results indicate that the along-track spectrum used by previous studies cannot reveal the dynamics of the mesoscale variabilities well. 相似文献