南海中尺度涡识别与追踪及其特征分析

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中尺度涡在海洋中十分普遍,它们携带着巨大的能量,对海洋中能量和物质运输发挥着关键作用。南海是环流结构复杂、漩涡多发的海域,开展南海中尺度涡识别与跟踪对于全面深入南海生态环境、动力及气候改变等领域的研究具有重要意义。本文基于哥白尼海洋局的高度计数据产品,采用海面高度异常(Sea Level Anomaly-SLA)闭合轮廓法检测了南海1998至2018年的中尺度涡,并通过相似性方法对其进行了追踪,然后对漩涡的物理特性、时空分布特征、运动变化现象和相关机制的影响进行了深入细致的研究分析,最后总结本研究,主要得出了以下结论:(1)SLA闭合轮廓检测方法与其他检测方法具有较好的一致性,该方法易获得更大的漩涡流体形状;基于个体漩涡进行追踪会忽略漩涡的合并、分裂事件。(2)南海中尺度涡主要分布在水深大于200 m的海域中,其中台湾西南海域是漩涡最活跃的区域;气旋涡数量略多于反气旋涡,日平均存在20个气旋涡和19个反气旋涡,冬季活跃的气旋涡较多,夏季反气旋涡较多;气旋涡与反气旋涡在空间位置上通常交替出现,大漩涡周围极易出现小漩涡。(3)海底地形制约着漩涡的空间尺度,深海中能产生较大的漩涡;全体漩涡的平均半径为82.1 km,平均振幅3.2 cm,气旋涡与反气旋涡在半径、振幅上呈现相似的分布特点,在整体上反气旋涡的半径和振幅稍大于气旋涡,但大半径(振幅)的漩涡极少;漩涡的半径、最大转速与半径具有较高的相关性,随着振幅的增大(减小),漩涡的最大旋转速度带更靠近漩涡中心(边缘);漩涡在运动过程中,外部形状的变化较大,最大速度带的内部相对更稳定。(4)对30天以上的漩涡而言:吕宋海峡西部、海盆中东部和越南中南部海域是漩涡产生的高频区域,而越南中南部海域及岛屿附近是消亡的高频区域;21年共追踪到1169条气旋涡轨迹和1005条反气旋涡轨迹,发现它们的寿命普遍偏短,平均寿命为51天;未发现其产生与消亡数量的时间变化规律,但每年中产生与消亡的数量相差不大;南海中主要存在3条漩涡频繁传播的通道,约85%的漩涡西向运动,但没有极向或赤道的偏向性质,平均移动速度约为10 cm/s。(5)吕宋海峡西部海域和越南中南部以东海域具有较高的涡动能,且这两个区域涡动能具有显著的季节变化,在季风、黑潮入侵和海底地形等影响下表现为不同的形态;南海中漩涡大多是以非线性涡的形式传播,旋转效应占主导作用,有利于物质与能量的运输。
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