中国近海陆架区域中尺度涡旋运动路径研究

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基于1993-2017年卫星高度计海面高度异常中尺度涡追踪数据集,对到达中国近海陆架区两个研究区域--东海陆架区及南海北部陆架区中尺度涡进行路径分类、季节变化及物理特征参量的统计分析,并结合实测再分析流场资料,分析对应的背景速度场、背景涡度场。研究结果显示,近25年,在东海追踪到318个气旋涡、276个反气旋涡。根据中尺度涡运动路径将其分为:浅海生成往深海传播型(148个)、深海生成向浅海传播型(35个)、沿等深线方向运动型(180个)、徘徊型(121个)、外来入侵到达东海陆架型(25个)及外来入侵到达东海深海型(85个)。上述6个类型中尺度涡存在明显季节分布。其中,浅海生成往深海传播型在春、冬季节数量较多,与徘徊型在季节分布上相反。沿等深线方向运动型涡旋在春、夏季节数量较多,与外来入侵到达东海深海型涡旋的季节分布特征相反。徘徊型中尺度涡的平均生存时间最长,约为44天。外来入侵到达东海陆架型的中尺度涡具有最大的平均振幅及直径,分别为13.2 cm、122 km。外来入侵到达东海深海型涡旋的生命周期、振幅、直径在数值上均为最小。除浅海生成往深海运动涡旋传播速度呈先快后慢趋势外,其他类型中尺度涡的振幅、半径在生命周期上的归一化特征呈现出同步变化的趋势,传播速度呈先慢后快趋势,自太平洋生成传播到东海的中尺度涡旋转速度大于其他类型的中尺度涡。背景流场、涡度场结果显示,琉球群岛东、西两侧常年存在正、负涡度分布,中尺度涡运动路径受到背景场影响。在南海北部陆架区,25年间共存在184个中尺度涡旋入侵南海北部陆架或在陆架内部生成。根据涡旋运动轨迹,我们将其分为四种类型,即沿等深线运动型,径直入侵型,局地徘徊型和陆架内部生成类型。这四种类型涡旋数量分别为87、38、23和36个。沿等深线运动型涡旋的平均振幅和直径最大,分别约为18 cm和153 km。此外,沿等深线运动型中尺度涡的平均生命周期也最长(93天)。陆架内部生成型涡旋的平均振幅,直径和生命周期最小,分别约为16 cm,146 km和74天。南海北部陆架四类运动路径的中尺度涡中,除径直入侵型涡旋振幅变化剧烈外,其余三个类型涡旋振幅、半径呈现出同步变化的趋势。除陆架内部生成型外,其余三个类型中尺度涡传播速度呈现出先慢后快的变化趋势。两个研究区域中尺度涡在陆架上的传播速度均大于深海中的传播速度。与东海陆架区相同的是,南海北部陆架中尺度涡运动路径同样也受到背景流场流速、流向的影响中。同时,中尺度涡数量的季节分布也与相应的背景流场流速和方向有关。中尺度涡在进入陆架区,特别是入侵到陆架浅海区,中尺度涡旋由于地边界摩擦、海水环境变化会造成中尺度涡旋的衰变、耗散。利用前人提出的海洋中尺度涡衰变解析模式,验证中国近海陆架区域中尺度涡旋入侵陆架浅海的中尺度涡涡度的解析模式。
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