南海中尺度涡现象研究

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中尺度涡现象广泛存在于世界大洋中,它是海水动能的主要体现形式,对海洋环流、物质输送和能量循环有着重要的作用。南海作为西北太平洋最大的边缘海,具有复杂的地形条件和环流结构,中尺度涡的活动十分活跃。本文利用1992年10月到2012年4月近20年的中尺度涡资料集,对南海中尺度涡的时空分布特征进行了统计分析,并利用卫星高度计资料和一个两层模式估算了南海中尺度涡的能量,初步探讨了南海中尺度涡能量的分布特征。此外,本文还利用卫星观测的风速资料对风与中尺度涡活动的关系进行了探讨。  南海海域共产生中尺度涡7254个,其中气旋涡3632个,反气旋涡3622个,对应491条气旋涡轨迹和445条反气旋涡轨迹。南海中尺度涡的产生大致沿东北-西南一带海域,台湾西南部海域、吕宋岛西北部海域和越南东部海域是涡旋产生频率的高值区。涡极性的分布显示吕宋海峡西部海域(118°E-121°E,9.5°N-22°N),南海中部到东南部一带海域和南海南部海域(112.5°E-114°E,5°N-10°N)气旋涡活动占优势,其他区域反气旋涡活动占主导。中尺度涡平均半径约115.6km,77.74%集中在60km到150km之间。在8.5°N附近涡旋半径达到最大,接着随纬度的增加而减小。中尺度涡的平均周期约7.8周,涡旋个数随生命周期的增加而迅速减少。涡旋的平均半径随生命周期的增加有增大的趋势。反气旋涡的平均半径和平均生命周期都要大于气旋涡。  大部分的涡旋向西移动并伴有经向偏移,东向移动的涡旋主要发生在台湾西南部海域和越南东部海域,这可能与黑潮入侵和越南东部的离岸东向急流有关。  涡旋的产生具有明显的季节变化,春季是中尺度涡高发期,冬季涡旋生成数量最少。西南季风期反气旋涡生成数量多于气旋涡,东北季风期则恰好相反。在台湾西南部海域和吕宋岛西南部海域,春季是气旋涡高发期,冬季是反气旋涡高发期;在吕宋岛西北部海域,气旋涡在冬春季节发生率较高,而反气旋涡在夏秋季发生率较高;在越南东部海域,气旋涡多发于冬季,反气旋涡多发于夏季。  估计得到南海中尺度涡总的涡动动能约4.98 EJ,总的涡动势能约4.48 EJ,其中气旋涡的涡动动能和涡动势能都略小于反气旋涡。台湾西南部海域和越南东部海域是平均涡动动能和平均涡动势能的高值区,另外平均涡动势能的高值区还包括吕宋岛西北部海域。中尺度涡能量的生成与耗散主要集中在吕宋海峡西侧和越南以东海域,吕宋海峡西侧势能的生成和耗散更显著,能量的传播方向以西向传播为主。  相关性分析显示,越南东部海域的涡旋活动对风应力的直接作用具有显著同期相关,而风应力作用对南海其他区域涡旋活动影响较弱。
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