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《南京信息工程大学》 2017年
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中国东部海域台风海洋涡旋特征及其影响机制研究

李美琪  
【摘要】:中国东部海域水域环境复杂,面积狭窄,黄海浅水与东海深水相邻水域水深差异达上千米,此海域不仅包含台湾岛、琉球群岛,还包含著名的强势海流系统黑潮,因此该海域的台风海洋涡旋特征不同于宽阔海域的海洋涡旋。本文运用海气再分析资料和数值模拟,系统性探讨台风经过中国东部海域不同海区时驱动的海洋涡旋,以及海洋涡旋不对称性引起的区域海气相互作用,尤其是研究不同海区涡旋的结构特征及能量输送过程,并通过区域海洋模式模拟,研究此海域内环境因子对台风海洋涡旋的影响机制。研究结果显示:以K均值法对台风及其海洋涡旋依据路径特点分为A, B,C三类,同时根据海域特点分为三个海区:黑潮南部宽阔深海区,穿越黑潮主流区,黑潮北部黄东海浅海区。合成分析显示,A类中线台风海洋涡旋强盛,经黑潮时形成黑潮逆流;B类再入海台风海洋涡旋近台湾岛,受黑潮西部与台湾岛共同影响,涡旋变形减弱;C类偏朝鲜半岛台风海洋涡旋被群岛影响,产生附加新生涡旋,遇黑潮时形成增幅效应。分析结果还显示,涡旋强流区表层强辐散有利于形成海洋上升流和SST冷中心,加强近海面混合层和混合层下的低温低盐涌升流。在偏南的I区II区台风海洋涡旋强流区与潜热通量大值区对应,支持台风CISK (第二类条件不稳定发展)机制。对典型涡旋的垂直结构分析显示,涌升层厚度显著浅于海域水深,涌升强度与分区水深成正比,弱于海域内近岸上升流。涡旋向下衰减迅速,I区和II区厚度可达700m,III区可达整层(80m)而低层水平环流会发生逆转。各区强流区强于0.2J的动能下传层次仅为涡旋深度的一半,并且强流区下传强度以及传输速度均大于涡旋中心的传输。FVCOM数值模拟重点模拟了中线类台风梅花海洋涡旋及其伴随的反气旋式涡旋在Ⅲ区黄海海域特征,并通过波浪,底摩擦,地形水深,以及能量转换等因子效应探讨台风海洋涡旋结构特征的影响机制。在耦合波浪模块后,模拟结果显示海洋涡旋海表流场明显增强,涡旋的形状更完整,水位梯度显著增强,涡旋强度进一步加大。区域海洋模式模拟出了夏季存在于北部黄海向北的沿岸流,其与台风海洋涡旋强流,以及海岸地形共同作用,形成了台风海洋涡旋伴随的反气旋式海流涡,海洋气旋涡和反气旋涡强流区的能量下传速度均显示比涡旋中心部分更快,维持时间更长,能量传输值也更大。气旋涡的动能主要来源于台风风应力驱动动能,反气旋涡的动能主要受到海流梯度最大区和海岸地形的影响。底部摩擦力的增大有利于底层气旋涡和反气旋涡的加强。在海洋气旋涡和反气旋涡的显著辐散区有温盐要素的明显的涌升,但海底地形升降驱动的温盐涌升与下沉,其强度更强些。
【学位授予单位】:南京信息工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:P732

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