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台湾以东海平面高度和海表温度变化特征与机制

李丽娟  
【摘要】: 台湾以东海平面高度和温度的变化与黑潮的变化有密切的联系,在气候变化中具有重要的意义。本论文采用高时空分辨率的多种卫星遥感资料,依据高空间分辨率的海洋环流模式(OFES)数值模拟结果和其他水文资料,结合简单海洋模式,通过理论分析和统计分析,针对台湾以东海平面高度和海表温度的主要变化特征和形成机制开展了一系列的研究,得到以下有创新性的成果: 1.在北太平洋副热带两支向东流(副热带逆流和夏威夷背风逆流)所在的区域内,发现了海平面高度主要的低频变化是70~210天周期振荡,该振荡的振幅远大于年周期变化;揭示了由于副热带逆流区,表层的副热带逆流和次表层的北赤道流方向相反,模态水存在使次表层密度的垂直梯度变小,周期为70~210天的海洋Rossby波为斜压不稳定波,在西传过程中增幅,在台湾以东振幅达到最大;而在夏威夷背风逆流区,70~210天周期斜压Rossby波在逆流的西部是稳定的,不出现在西传过程中增幅现象;揭示了台湾以东海域副热带逆流区年周期Rossby波是稳定的,因此,台湾以东海域海平面为70~210天振荡的振幅要比年周期振荡的振幅大。 2.发现了海面风驱动的台湾以东海平面高度的年际变化振幅大于年变化振幅,主要周期是2-7年,这是由于ENSO导致的海面风应力异常主要信号出现在北太平洋副热带中部海域(21-32°N,170°E-160°W),该异常信号驱动的海洋受迫的Rossby波西传到达台湾以东,导致台湾以东海平面高度和黑潮流量的年际变化;台湾以东海平面高度的年际变化的50%能用异常风驱动的线性斜压Rossby的理论来解释。 3.利用卫星遥感观测高水平分辨率(9km)的海表温度(SST)资料和其他资料,首次给出西边界流(包括台湾以东的黑潮)在SST季节变化中的作用:由于中纬度冬季混合层加厚和SST经向梯度增加,西边界流的暖(冷)平流作用相对加大,形成了西边界流对SST在不同时间影响的非对称效应一夏季作用小,冬季作用大;该效应导致SST台湾以东的黑潮区季节变化振幅要比黑潮以东的大洋内区SST季节变化振幅小。 4.发现在台湾以东海域,SST的季节内变化与SSH季节内变化并不完全同步,127°E-134°E区域是SST季节内振幅的极大值区,该海域SST的季节内变化主要的周期是60-70天和110天。研究结果表明,在季节内时间尺度上,由于该海域受大气季节内振荡向北传播的影响,从东南方向移近该海域的反气旋(气旋)异常引起上升速度减弱(加强),云水量少(多),海面风速小(大),SST的降低(升高);风旋度和风速的变化超前SST、云水和水汽的变化。 以上研究结果,提高了我们对台湾以东海域海面高度和SST变化规律的认识,解释了前人用浮标观测资料所发现的台湾以东和吕宋海峡黑潮100天左右周期变化超过年变化这一特有的现象,同时也提出了新的科学问题。


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