北太平洋副热带西部模态水年代际变化特征及其机制分析     

代秋亭  刘子洲  刘聪  翟方国  顾艳镇  李元杰 《海洋与湖沼》2021,52(5):1088-1103

采用来自大洋环流模式ECCO2 (the estimating the circulation and climate of the ocean, phase II project)的再分析数据对1992—2019年北太平洋副热带西部模态水(subtropical mode water, STMW)的年代际变化特征及机制进行了分析。结果表明:STMW形成体积具有显著的年代际变化,于1992—1997年、2000—2005年和2011—2017年期间为正异常,而于1998—1999年和2006—2010年期间为负异常,由晚冬生成区混合层体积的年代际变化引起。STMW形成厚度和面积均呈现类似的年代际变化。合成分析表明, STMW形成体积正异常期间,黑潮延伸体上游南侧STMW生成区,海表涡动能相对负异常期间减小,同时预先层结相对负异常期间减弱,并伴随着海表高度异常。通过混合层收支分析发现,混合层形成体积年代际变化与海洋预先层结调控的混合层底卷吸作用变化同步且大小相当,而与海气形成率变化无关。增强(减弱)的海洋预先层结通过调控STMW形成区冬季混合层底卷吸过程,阻碍(促进)冬季混合层加深,最终使得STMW形成体积减少(增加)。进一步分析表明, STMW形成体积年代际变化受与太平洋年代际涛动相关的风应力旋度异常的远场调控。  相似文献   

A Eulerian–Lagrangian method for the simulation of wave propagation     

M.Y. Zhang  J. Monbaliu  C.S. Yu 《Ocean Engineering》1998,26(3):255-276

A Eulerian–Lagrangian method (ELM) is employed for the simulation of wave propagation in the present research. The wave action conservation equation, instead of the wave energy balance equation, is used. The wave action is conservative and the action flux remains constant along the wave rays. The ELM correctly accounts for this physical characteristic of wave propagation and integrates the wave action spectrum along the wave rays. Thus, the total derivative for wave action spectrum may be introduced into the numerical scheme and the complicated partial differential wave action balance equation is simplified into an ordinary differential equation. A number of test cases on wave propagation are carried out and show that the present method is stable, accurate and efficient. The results are compared with analytical solutions and/or other computed results. It is shown that the ELM is superior to the first-order upwind method in accuracy, stability and efficiency and may better reflect the complicated dynamics due to the complicated bathymetry features in shallow water areas.  相似文献   

北太平洋涡旋对基于细尺度参数化的海洋内部混合的影响     

陈娟  李少峰  曹安州  宋金宝 《海洋与湖沼》2020,51(2):248-257

基于Vector Geometry方法对2016—2018年的高度计资料进行涡旋识别,并使用细尺度参数化方法和Argo数据计算了涡旋附近的海洋内部扩散率,分析了北太平洋的涡旋对海洋内部混合的影响。结果显示,研究区域在涡旋影响下的平均扩散率比无涡旋影响下的值大6%,并且气旋涡增强了600—1200m深度的混合,对600—900m深度的混合影响最大,可达18%;反气旋涡明显增强了300—900m深度的混合,但对900—1200m深度的混合没有明显影响。随着与涡旋中心距离的增大,涡旋外围混合扩散率缓慢减小,涡旋内部混合扩散率变化不明显,此结果与2014年3—10月在24°—36°N、132°—152°E区域的一个个例分析结果一致。此外,随着涡旋强度的增大,海洋内部混合明显增强。统计结果表明,在研究区域, 90%的扩散率值在10~(-5.5)—10~(-4)m~2/s范围内。  相似文献   

基于大涡模拟耦合模式的小尺度海气相互作用研究     

孙丹译  李爽 《海洋与湖沼》2020,51(6):1310-1319

大气和海洋是影响地球气候系统的两个重要因素,它们之间的相互作用是海洋和大气研究的重要课题,海气耦合模式则是研究海气相互作用的重要工具,而海气耦合模式重点考虑的参数是海气通量。针对传统的大尺度海气耦合模式缺少湍流尺度分析的问题,本文使用并行大涡模拟海气耦合模式（The Parallelized Large-Eddy Simulation Model,PALM）,在小尺度上探究风速对海气通量及湍流动能收支（Turbulence Kinetic Energy Budget,TKE Budget）的影响,设置了5、10和15m/s三种地转风速度对大气边界层（Atmospheric Boundary Layer,ABL）和海洋混合层（Oceanic Mixed Layer,OML）进行海气耦合模拟。研究表明：海气通量的分布与风速大小密切相关,风速越大,净热通量和浮力通量相对越大,由于温度上升导致海水蒸发加剧,使得大气的淡水通量增大;海洋湍流动能收支各项在近海面处受风速影响较大,且随着深度加深而逐渐减弱。本研究初步展示了小尺度海气耦合模式在海气通量研究中的应用,对进行小尺度海气相互作用研究具有一定的意义。  相似文献   

黑潮延伸体区域叶绿素季节变化以及中尺度涡对其影响机制研究     

胡松  李敏华  刘必林  周相乾  余为 《海洋与湖沼》2020,51(6):1370-1378

中尺度涡是影响西北太黑潮延伸体南北海域叶绿素分布的重要因子。通过对2012—2018年NOAA遥感水色卫星数据和法国COPERNICUS流场资料的统计分析,发现中尺度涡对表层叶绿素浓度的影响具有明显的季节性特征。在春季有17%的气旋涡导致中心叶绿素高值结构且多数向西传播,而其余季节对叶绿素浓度影响较弱。反气旋涡导致环状叶绿素高值结构,在春、秋两季常有发生,在冬夏出现频次少。中尺度涡影响叶绿素能力的季节差异可能与营养盐背景场、光限制、等密线等季节性变化有关,不能只考虑风和流场的垂向输运机制。叶绿素浓度在一定程度上反映浮游植物生物量,对黑潮延伸体海域有重要生态意义。因此,该区域服务渔业的中尺度涡研究应该考虑这种季节特征。  相似文献   

基于传输函数的中尺度涡旋时空连续可视化     

田丰林  朱新升  刘巍  韩妍娇  陈戈 《海洋学报》2020,42(9):119-133

本文结合二维流线可视化技术和中尺度涡旋识别技术,提出了3种中尺度涡旋时空连续可视化的方法:基于OW参数的涡旋可视化方法、基于栅格模板的涡旋可视化方法和基于矢量模板的涡旋可视化方法,这3种方法分别基于Okubo-Weiss算法、Faghmous的算法和Liu的算法来进行涡旋识别,同时将流场可视化的结果填充到涡旋内部,以获得更好的可视化效果。在可视化过程中本文引入了传输函数来对涡旋中的流线颜色和透明度进行实时交互,能够在控制界面上通过设置Key值点的颜色和位置来控制速度、涡度和OW参数等信息的显示效果。本文在性能和显示效果方面比较了3种方法的优劣。从性能上来讲,性能由高到低依次为:基于OW参数的涡旋可视化方法、基于栅格模板的涡旋可视化方法和基于矢量模板的涡旋可视化方法。从显示效果上来讲,基于OW参数的涡旋可视化方法在三者中最差,效果中有较多的杂乱的短线,同时涡旋边界较小,局限于涡旋核心区;基于栅格模板的涡旋可视化方法较第一种方法的显示效果有所提升,杂乱的短线较少,涡旋相对完整,但由于数据分辨率不够高的原因,在放大多倍后涡旋边界呈现锯齿状;基于矢量模板的涡旋可视化方法显示效果最好,涡旋完整、饱满。同时,因为首先进行了涡旋边界的重构,将涡旋边界矢量化,涡旋边界更加平滑。相对于传统长时间序列的涡旋可视化的方法而言,这3种方法提供了一个美观、动态和更富信息性的可视化方法,同时由于传输函数的加入,其可以成为科研人员研究涡旋的一个实用的工具。  相似文献   

北太平洋中尺度涡海表温度和叶绿素浓度特征分析     

郑晓莉  董庆  樊星 《遥感学报》2020,24(1):85-96

本文利用AVISO卫星高度计资料识别并追踪了北太平洋2007年—2012年的中尺度涡,并利用OSTIA的海表温度SST(Sea Surface Temperature)资料与MODIS的叶绿素a浓度(Chl-a)资料,研究了北太平洋2007年—2012年中尺度涡SST和Chl-a浓度的时空分布特征,并分析北太平洋典型中尺度涡SST与Chl-a浓度的变化特征,主要结论如下:本文共识别出992个中尺度涡,其中442个气旋涡,550个反气旋涡。中尺度涡SST时空分布特征为:气旋涡温度强度(ICE)月变化特征比反气旋涡温度强度(IAE)更强。ICE年际变化显著,IAE则不明显。温度强度较强的气旋涡和反气旋涡集中分布在黑潮延伸区。中尺度涡Chl-a浓度时空分布特征如下:气旋涡和反气旋涡Chl-a浓度月变化特征明显,且二者的变化趋势一致;年际变化则均不明显。Chl-a浓度值高的中尺度涡主要分布在高纬海域。中尺度涡SST与海洋动力参数(振幅、涡度和涡动能(EKE))的相互关系为:反气旋涡SST与振幅的相关性亦正亦负,且在空间上均匀分布。气旋涡SST与振幅的负相关系数主要分布在黑潮延伸区。正相关性强的反气旋涡多于气旋涡。反气旋涡SST与涡度的相关性亦正亦负,气旋涡SST与涡度呈负相关。反气旋涡SST与EKE的相关性亦正亦负;气旋涡的相关性为正。中尺度涡Chl-a浓度与海洋动力参数的相互关系为:反气旋涡Chl-a浓度与振幅的相关性为正,且在空间上均匀分布;气旋涡在黑潮延伸区与阿拉斯加湾呈正相关。反气旋涡和气旋涡Chl-a浓度与涡度均呈正相关。反气旋涡Chl-a浓度与EKE呈正相关;气旋涡Chl-a浓度与EKE相关性亦正亦负。  相似文献   

基于CMIP5模式与Argo观测数据的海洋有效重力势能分析     

牛凡  王涛  廖光洪 《海洋学报》2020,42(5):65-76

有效重力势能作为重力势能中活跃的部分,能够参与海洋能量循环。本文计算和评估了CMIP5中9个模式的全球大洋2 000 m以上积分的有效重力势能和200～500 m深度范围内的中尺度有效重力势能,并与由BOA_Argo观测数据计算的结果进行比较。分析表明,就全球大洋2 000 m以上积分的有效重力势能而言,多数模式的计算结果均大于由Argo观测数据计算的结果。通过比较有效重力势能的空间分布特征,发现在强动力活跃区（特别是黑潮、湾流、南极绕极流区）,模式与观测相差较大,其差别主要来源于观测与模式中扰动密度的差异。此外,在黑潮和南大洋区域,涡动能和有效重力势能具有较高的时间相关性,而在北大西洋湾流区域,两者的相关性较低;功率谱分析显示中尺度有效重力势能与涡动能都存在显著的半年和年变化周期。  相似文献   

南海北部陆坡中尺度涡的演化及传播规律分析     

程子  周朦  钟贻森  张召儒  刘海龙  周磊 《海洋学报(英文版)》2020,39(3):36-44

The continental slope in the northern South China Sea(SCS) is rich in mesoscale eddies which play an important role in transport and retention of nutrients and biota. In this study, we investigate the statistical properties of eddy distributions and propagation in a period of 24 years between 1993 and 2016 by using the altimeter data. A total of 147 eddies are found in the continental slope region(CSR), including 70 cyclonic eddies(CEs) and 77 anticyclonic eddies(ACEs). For those eddies that appear in the CSR, the surrounding areas of Dongsha Islands(DS) and southwest of Taiwan(SWT) are considered as the primary sources, where eddies generated contribute more than 60% of the total. According to the spatial distribution of eddy relative vorticity, eddies are weakening as propagating westward. Although both CEs and ACEs roughly propagate along the slope isobaths, there are discrepancies between CEs and ACEs. The ACEs move slightly faster in the zonal direction, while the CEs tend to cross the isobaths with large bottom depth change. The ACEs generally move further into the basin areas after leaving the CSR while CEs remain around the CSR. The eddy propagation on the continental slope is likely to be associated with mean flow at a certain degree because the eddy trajectories have notable seasonal signals that are consistent with the seasonal cycle of geostrophic current. The results indicate that the eddy translation speed is statistically consistent with geostrophic velocity in both magnitude and direction.  相似文献   

黑潮入侵优化对南海北部中尺度涡旋模拟的影响   总被引：1，自引：1，他引：0  

封宝鑫  刘海龙  林鹏飞 《海洋学报(英文版)》2020,39(3):12-24

基于高分辨率海洋环流模式,通过比较吕宋海峡处地形优化后的黑潮入侵形态和强度不同的试验,我们研究了黑潮入侵优化后对南海中尺度涡模拟的影响。我们发现黑潮入侵的减弱导致了涡旋活动的减弱,这使得模式结果与观测结果更为相近。在这种情况下,模式模拟的吕宋海峡西部及北部陆坡区域的涡动动能明显减弱。模式涡动动能的减弱与模式反气旋式涡数量的减少和气旋式涡强度的减弱有关。涡动动能收支的分析进一步表明,黑潮入侵的优化将通过改变水平速度切变和温跃层斜率来改变涡动动能,而这两个参数分别与正压和斜压不稳定性有关。前者在模式涡动动能减弱中起着更为重要的作用,而黑潮入侵导致的涡动动能的水平输送对吕宋海峡西部区域的能量收支同样起着重要的作用。  相似文献