中尺度涡旋传播受跨隙流动西边界流影响的形态与规律

来源 :中国科学院研究生院(海洋研究所) | 被引量 : 0次 | 上传用户:yd2846996
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本文使用1.5层准地转约化重力海洋环流模式,利用理想矩形海盆数值试验,研究了中尺度涡旋在跨隙流动迟滞变异过程中不同流态的西边界流影响下的运动规律。气旋式涡旋和反气旋式涡旋,在无限β-平面上,都是向西运动并伴随着强度的衰减。气旋式涡旋强度衰减的程度,与反气旋式涡旋相似,都依赖于涡旋的初始半径。半径越大的涡旋比半径较小的涡旋,在运动过程中失去更多能量。涡旋在穿过缺口时,比在β-平面自由传播时,受到了更多阻挡。气旋式涡旋和反气旋式涡旋,都能穿过缺口处稳定入侵态的西边界流,伴随着由于涡旋导致西边界流入侵支的减弱(气旋式涡旋)或增强(反气旋式涡旋)而诱发出一个相反的位势涡度。涡旋与诱发出的位涡组成一个涡旋对,相互左右并共同向西移动。气旋式涡旋和反气旋式涡旋,在穿过缺口后的向西移动过程中,在与西边界流相互左右中,能量都有所增加。从西边界流上游西传到缺口的涡旋,比从西边界流下游西传到缺口的涡旋,由于西边界流的平流作用,更容易进入西海盆。涡旋西传速度基本不受西边界流的影响,约为0.08 m/s。稳定跨隙态的西边界流,几乎阻挡了东侧所有涡旋的向西移动。涡旋不能穿过西边界流通过缺口进入西海盆,只能随西边界流的下游向北移动。缺口处临界状态的西边界流与中尺度涡旋的相互作用过程中,往往伴随着西边界流流态的转变。处于由入侵态向周期甩涡态转变的临界态西边界流,与缺口附近的中尺度涡旋相互作用后,无论气旋式涡旋还是反气旋式涡旋,都会发生西边界流流态的改变,从而在缺口向西交替甩入反气旋式涡旋和气旋式涡旋。无论气旋式涡旋还是反气旋式涡旋,都能全部或部分地穿过缺口进入西海盆,涡旋半径越大,受到的阻挡越大;相同半径的反气旋式涡旋受到的阻挡比气旋式涡旋更大;初始位置偏北的涡旋受到的阻挡比偏南的涡旋更大。与不受西边界流影响单独穿过缺口传播的情况相比,无论气旋式涡旋还是反气旋式涡旋,都能且从与西边界流的相互作用中获得能量,而且与涡旋和稳定入侵态西边界流相互作用相比,能获得更多的能量。西边界流处于由周期甩涡态向跨隙态转变的临界态时,缺口以东的气旋式涡旋与反气旋式涡旋都能使西边界流流态发生转变。涡旋的传播情况略有不同:反气旋涡旋几乎全部被阻挡,随西边界流向北移动;气旋式涡旋有一部分能够穿过缺口进入西海盆,另一部分随西边界流向北移动。西边界流处于由跨隙态向周期甩涡态转变的临界态时,缺口东侧的气旋式涡旋可以使流态改变,对涡旋的初始位置比较敏感;同时涡旋被西边界流阻挡不能穿过缺口,在缺口西侧会有几个反气旋式涡旋生成并西传。反气旋式涡旋不能使西边界流流态发生转变,几乎完全被阻挡在西边界流的东侧,挤压变形分裂,并随西边界流向北移动,在缺口西侧会生成一个较弱的气旋式涡旋向西传播并逐渐衰弱。本文还使用1.5层准地转约化重力模式,研究了周期变化以及西海盆存在贯通流的西边界流在缺口处的迟滞变异过程。当西边界流变化的周期远大于罗斯贝波在缺口处的调整时间尺度时,西边界流在缺口的路径的迟滞变异过程基本没有因为周期驱动而改变,除了Re-增加过程与Re-减小过程的霍夫分叉点出现延迟。西边界流的变化周期与罗斯贝波在缺口处的调整时间尺度可比较时,Re数的迟滞区间随西边界流变化的周期变小而变大。西边界流的变化周期远小于罗斯贝波在缺口处的调整时间尺度时,西边界流的路径在缺口处呈现出周期震荡,而没有迟滞过程。西边界流在缺口向西入侵的最远距离,一般会随西边界流得变化周期变小而逐渐变小。数值实验结果还显示,西海盆贯通流的存在对西边界流跨隙流动的迟滞变异过程有显著的影响。贯通流的流量越小,对迟滞变异过程的影响越小。
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