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《中国科学院研究生院(海洋研究所)》 2016年
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南海北部上层海洋对热带气旋的响应

杨兵  
【摘要】:中国南海受西北太平洋热带气旋影响频繁,认识上层海洋对热带气旋的响应对认识海洋环境变化、改善热带气旋的预报以及南海北部的防灾减灾等有帮助。然而目前对南海北部上层海洋对热带气旋的响应还缺乏系统性研究,本文基于潜标实测、卫星遥感和再分析资料,系统地探究了南海北部深水、陆坡和陆架海域对热带气旋热力学和动力学响应的基本特征。2011年8月,台风“南玛都”经过南海东北部吕宋海峡西部的深水海域。台风引起的海表降温集中在其路径两侧140km以内,降温关于台风路径的右偏不明显,最大降温为-4.35℃。台风激发的近惯性流在海洋内部较强,流速振幅最大为0.35m/s,近惯性内波的垂向相速度、群速度和波长分别约为6.41m/h、0.60m/h和225m。观测地点“南玛都”的风场变化缓慢且逆时针旋转,该风场特征不利于风场和近惯性运动的共振效应,这导致上升流主导海表降温所以降温带较窄,这还导致风场能量的一部分进入Ekman流,所以近惯性运动偏弱。2008年和2011年9月份,台风“黑格比”和“纳沙”分别经过南海北部陆坡海域。它们引起的海表降温都集中在其路径两侧,但右侧更强而且台风过后恢复缓慢。但是它们引起的温度变化、最大降温和降温区域等有差异。海洋的动力学响应皆为近惯性运动,它由台风风场激发且集中在上混合层,随后以近惯性内波的形式向海洋内部传播,其垂向的相速度、群速度和波长约为10m/h、2.10(2.80)m/h和330m,近惯性内波都由第二斜压模态主导且受环境涡度的影响发生频率略大于局地惯性频率。2005年7月到9月,热带气旋“天鹰”、“韦森特”和“达维”分别经过南海西北部陆架浅水海域。海洋对“天鹰”的热力学响应为混合层15m的加深、2.00℃的降温,温跃层0.30℃的增温以及上层海洋热容量降低2.34%。海洋对“天鹰”的动力学响应为第一斜压模态主导的近惯性内波,负涡度引起其频率“红移”和较长的持续时间。偏厚的混合层导致海洋对“韦森特”的响应不显著,混合层仅降温0.50℃,而近惯性流不到0.10m/s。海洋对“达维”的热力响应为混合层15m的加深、4.50℃的降温,温跃层1.20℃的增温以及上层海洋热容量降低11.65%。混合层的加深和层结的破坏抑制了海洋的斜压响应,因此海洋对“达维”的动力学响应偏弱且由惯性振荡主导。总之,当热带气旋强度较弱时,陆架浅水的响应和深水以及陆坡海域相似。此时海洋的响应表现为:(1)混合层加深、降温以及温跃层升温;(2)混合层强近惯性流和下传的低阶模态近惯性内波。然而,当热带气旋强度较强时,陆架浅水的海水层化会被破坏,斜压响应受抑制,此时海洋的动力学响应偏弱且由惯性振荡主导。此外,热带气旋参数和海洋背景场等因素对南海北部上层海洋响应热带气旋的特征有影响。
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(海洋研究所)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:P444;P732.6

【参考文献】
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