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吕宋与台湾岛以东中尺度涡演变过程的对比分析
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作者 刘迪 郝悦竹 +3 位作者 闫晓梅 张林林 庞重光 陈丽丽 《海洋与湖沼》 北大核心 2025年第3期533-550,共18页
西北太平洋的中尺度涡活跃,这些中尺度涡源源不断地向西传播,撞击吕宋-台湾岛以东的西边界强流黑潮,显著影响着黑潮流速和路径的同时,涡旋自身的三维结构也逐渐演变并最终消亡。目前对台湾岛以东中尺度涡在与黑潮相互作用时的演变过程... 西北太平洋的中尺度涡活跃,这些中尺度涡源源不断地向西传播,撞击吕宋-台湾岛以东的西边界强流黑潮,显著影响着黑潮流速和路径的同时,涡旋自身的三维结构也逐渐演变并最终消亡。目前对台湾岛以东中尺度涡在与黑潮相互作用时的演变过程已有较多研究,但对吕宋岛以东中尺度涡的演变过程及其与前者的异同尚不清楚。本文基于1993~2019年的卫星高度计数据和1/10°×1/10°分辨率的OFES(ocean general circulation model for the earth simulator)模式数据,对源自太平洋内区的中尺度涡西传撞击吕宋岛和台湾岛以东黑潮时的涡旋三维结构的演变过程进行了对比分析。结果表明,台湾岛和吕宋岛以东的中尺度涡都存在接触、变形、拉伸、耗散4个阶段。平均来讲,台湾岛以东的中尺度涡强度较强,与黑潮相互作用的时间也较长。台湾岛(吕宋岛)以东的气旋涡和反气旋涡与黑潮相互作用的时间分别为39(33)和54(24)d,即气旋涡(反气旋涡)衰减较快。在水平方向上,中尺度涡撞击台湾岛以东黑潮后逐渐变成东北-西南方向倾斜的椭圆,而在撞击吕宋岛以东黑潮后,中尺度涡椭圆主要在南北方向上拉伸。在垂直方向上,台湾岛以东的气旋涡(反气旋涡)中心随深度向西南(西北)方向倾斜,且倾斜程度随时间逐渐减小,而吕宋岛以东中尺度涡的垂向倾斜不明显。此外,在这两个研究海区,气旋涡(反气旋涡)均会导致黑潮流速的减弱(增强),并且由于黑潮急流的阻挡作用,中尺度涡都会引起黑潮两侧的海表面高度和次表层温度呈现跷跷板式的变化。 展开更多
关键词 中尺度涡 三维结构演变 对比分析 黑潮
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棉兰老涡在两类厄尔尼诺事件中的变化特征与机制
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作者 谢媛 刘雪琪 +2 位作者 周慧 张丽俊 刘娟 《海洋与湖沼》 北大核心 2025年第3期502-515,共14页
棉兰老涡(Mindanao Eddy,ME)位于北太平洋低纬度西边界流区域,其结构和变异与温跃层的结构及西边界流的经向热量、质量输运紧密相关,在局地和区域气候调节中起着重要作用。以往研究已表明ME年际变化与El Niño事件密切相关,但并未... 棉兰老涡(Mindanao Eddy,ME)位于北太平洋低纬度西边界流区域,其结构和变异与温跃层的结构及西边界流的经向热量、质量输运紧密相关,在局地和区域气候调节中起着重要作用。以往研究已表明ME年际变化与El Niño事件密切相关,但并未区分其在不同类型El Niño事件中的变异特征与机制。由于中部型厄尔尼诺(Central Pacific El Niño,CP-El Niño)和东部型厄尔尼诺(Eastern Pacific El Niño,EP-El Niño)对热带西太平洋海洋环流的影响存在显著差异,因此,本文基于高度计观测数据及ORA-S5再分析数据,研究了ME在中部型和东部型两类El Niño事件中的变化特征与机制。研究结果表明,在CP-El Niño事件期间,ME显著增强,同时伴随着更强的低温高盐水体上涌;而在EP-El Niño事件中,ME减弱。进一步地,本文通过回归分析以及1.5层非线性约化重力模式数值试验,探究了ME在两类El Niño事件中的变化产生差异的机制。研究表明,ME在两类El Niño事件中的变化差异可以归结于由风应力驱动的Rossby波和Ekman抽吸的模态不同。在CP-El Niño事件中,热带西太平洋海域存在风应力旋度正异常,激发上升Rossby波,并向西传,与局地Ekman抽吸共同作用导致西边界流海域的海表面高度(sea surface height,SSH)下降,ME增强。而在东部型事件中,热带西太平洋主要存在风应力旋度负异常,激发下降Rossby波并西传,从而导致ME海域SSH抬升,ME减弱。 展开更多
关键词 棉兰老涡 中部型和东部型厄尔尼诺 ROSSBY波 EKMAN抽吸 非线性约化重力模式
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2017~2018年观测的不同ENSO状态下太平洋北赤道逆流源区水文特征与机制
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作者 于晓彤 周慧 +3 位作者 刘雪琪 杨文龙 刘恒昌 刘娟 《海洋与湖沼》 北大核心 2025年第3期516-532,共17页
北赤道逆流(North Equatorial Countercurrent,NECC)作为热带太平洋环流系统的重要组成部分,深刻影响着热带太平洋的海气相互作用及全球气候变化。因此,深入理解NECC的结构及其变异,对于理解厄尔尼诺-南方涛动(El Niño-Southern Os... 北赤道逆流(North Equatorial Countercurrent,NECC)作为热带太平洋环流系统的重要组成部分,深刻影响着热带太平洋的海气相互作用及全球气候变化。因此,深入理解NECC的结构及其变异,对于理解厄尔尼诺-南方涛动(El Niño-Southern Oscillation,ENSO)的演变、提高气候模式的模拟和预测能力具有重要意义。使用赤道西太平洋130°E断面获取的水文观测数据,结合卫星高度计数据和再分析数据,分析了2017/18弱拉尼娜事件和2018/19弱厄尔尼诺事件期间赤道西太平洋源区NECC的温盐流特征及变异机制。研究发现,在2017/18弱拉尼娜事件期间,源区NECC的年际变异与传统认知存在较大差异,表现为输运量显著增加且流轴向南偏移,其机制在于,观测期间哈马黑拉涡(Halmahera Eddy,HE)异常强劲,并且其中心位置向西北偏移,产生很大影响。在此期间,HE以东向和东北向流动主导的北分支与NECC叠加在一起,使得NECC的流量和流轴都表现出与传统认知相反的变化特征。在2018/19弱厄尔尼诺事件期间,源区NECC输运进一步增强,达到(4.0~4.5)×10^(7)m^(3)/s,接近其月平均气候态输运的2倍,此现象与该海域温跃层深度的经向梯度增强及HE增强密切相关。水团分析表明,2次事件中NECC源区水团特征及分布也呈现异常显著的差异,表现为在2018/19弱厄尔尼诺事件期间,南太平洋热带水(South Pacific Tropical Water,SPTW)向北入侵异常强劲,入侵纬度达到6°N附近,且盐度极值可达到35.4;而在2017/18弱拉尼娜事件中,SPTW北向入侵限制在5°N以南,且盐度降低至35.1。上述水团的差异主要受2次事件中海洋环流的影响:由于2018/19观测期间新几内亚沿岸流/潜流和异常强劲的HE共同作用,导致SPTW的跨赤道输运异常强劲。研究结果表明,西太NECC源区海洋环流和水团的年际变异在不同ENSO位相期间存在显著差异,局地涡旋的变异起着非常重要的调制作用;同时,弱ENSO事件期间该海域的变化与常规ENSO事件也存在较大差异。上述结果为深化ENSO多样性对西太平洋环流影响的认知及提升数值模式在该海域的模拟精度提供了宝贵的观测支撑和重要参考。 展开更多
关键词 北赤道逆流 ENSO 哈马黑拉涡 跨赤道输运
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北太平洋低纬度西边界流系湍流混合的微观结构测量和参数化方法评估 被引量:1
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作者 孙斌 周慧 +4 位作者 汪嘉宁 杨文龙 刘恒昌 于晓彤 董焕河 《海洋与湖沼》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期817-829,共13页
湍流混合在调控海洋垂向物质、能量交换以及气候变化中都起着重要作用,尤其是在北太平洋低纬度西边界流系,湍流混合通过调节温跃层及海气相互作用,在西太平洋暖池结构及演化和厄尔尼诺与南方涛动的发生、发展中都起着关键作用。然而,由... 湍流混合在调控海洋垂向物质、能量交换以及气候变化中都起着重要作用,尤其是在北太平洋低纬度西边界流系,湍流混合通过调节温跃层及海气相互作用,在西太平洋暖池结构及演化和厄尔尼诺与南方涛动的发生、发展中都起着关键作用。然而,由于湍流观测的高风险性和高费船时特征,直接的湍流观测资料非常稀缺,因此,对该海域的湍流混合认知大多数来自细尺度参数化估计。鉴于湍流的高时变特征及该海域海洋环流结构的复杂性及西边界流区动力环境的特殊性,验证不同细尺度参数化方法对该海域湍流估算的适用性对于我们准确了解该海域的垂向混合特征、提升其在数值模拟的精度具有重要作用。本研究利用2020年9月在北太平洋低纬度西边界流系沿130°E,10°~18°N进行的直接的微结构观测剖面仪和同期获取的细尺度温盐流测量,研究该海域湍流混合的特征及两种常用的参数化方法--GHP(Gregg-Henyey-Polzin)参数化方法、MG(MacKinnon-Gregg)参数化方法在该海域的适用性。观测结果表明,该海域上200 m湍流混合总体较强,直接观测得到的平均湍动能耗散率约为10^(-8)W/kg。在温跃层中,某些站点观测的湍动能耗散率可达10^(-7)W/kg,特别是在14°N附近,24.5σθ与25.5σθ之间发现一块强湍动能耗散区,初步分析表明其机制与全日内潮的参数化次谐波不稳定有关。参数化评估结果显示,MG方法与观测值相差0.5个数量级的比例为95%,而基于应变的GHP方法和基于剪切的GHP方法与观测值相差0.5个数量级的比例分别为55%和58%,表明MG方法能较好地估算低纬度西边界流系的湍流混合特征并在水平分布和垂直分布表现出一致的分布特征。该评价结果可为研究人员选择细尺度参数化来探讨北太平洋低纬度西边界流系湍流混合的强度和空间分布提供有益参考。 展开更多
关键词 北太平洋低纬度西边界流系 微结构观测 GHP参数化方法 MG参数化方法
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南海北部冷涡增强混合的个例研究
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作者 韩丽丽 司宗尚 +3 位作者 庞重光 闫晓梅 陈明 俞建成 《海洋与湖沼》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期627-637,共11页
海洋作为一个多尺度非线性系统,中尺度能量可以通过小尺度的湍流混合耗散,明晰中尺度涡对湍流混合的影响对于提高对跨尺度能量传递的认识和改进气候模式模拟具有重要作用。基于Thorpe-scale和细尺度参数化方法,利用2015年水下滑翔机在... 海洋作为一个多尺度非线性系统,中尺度能量可以通过小尺度的湍流混合耗散,明晰中尺度涡对湍流混合的影响对于提高对跨尺度能量传递的认识和改进气候模式模拟具有重要作用。基于Thorpe-scale和细尺度参数化方法,利用2015年水下滑翔机在南海观测的水文数据对湍流混合空间结构进行重建与分析。结果表明,在冷涡边缘、冷暖涡交汇和暖涡区域出现混合增强现象,冷涡(暖涡)的扩散系数最高可达O(10^(-3) m^(2)/s)[O(10-4 m^(2)/s)],平均扩散系数约为9.0×10^(-5) m^(2)/s(6.2×10^(-5) m^(2)/s),是无涡状态下的4(2.8)倍。冷涡边缘、冷暖涡交汇处和暖涡区域出现理查森数小于0.25的海水水团,表明该处发生剪切不稳定有利于增强湍流混合。并且较小的理查森数大量出现在冷涡及冷暖涡交汇处,这也是冷涡处的扩散系数比暖涡处大的原因。 展开更多
关键词 冷涡 湍流混合 扩散系数 南海
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雅浦-马里亚纳海沟连接区深层流季节内变异的特征和机制
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作者 赵秋雅 汪嘉宁 +5 位作者 张航 张志祥 马强 马卫东 王凡 杨红卫 《海洋与湖沼》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期1274-1285,共12页
雅浦-马里亚纳海沟连接区东深水通道是太平洋深层经向翻转环流携带南极绕极水进入西太平洋的首要入口。基于高分辨率的再分析数值模型结果,研究发现该通道深层流速和温度具有显著的40~90d周期的季节内变异,且季节内变异强度随深度的增... 雅浦-马里亚纳海沟连接区东深水通道是太平洋深层经向翻转环流携带南极绕极水进入西太平洋的首要入口。基于高分辨率的再分析数值模型结果,研究发现该通道深层流速和温度具有显著的40~90d周期的季节内变异,且季节内变异强度随深度的增加而增加,进一步研究揭示地形罗斯贝波(topographic Rossby waves,TRW)是引起上述季节内变异的主要原因,TRW波解可以解释深层流和温度季节内振幅的垂向变化。通过建立全水体的动力关联研究发现TRW在不同时刻具有不同的能量来源,首先次表层强涡旋经过时可以通过位涡守恒激发深层的TRW;第二,大洋中层存在的强涡旋也可激发深层的TRW;第三,深层平均流可以主要通过正压不稳定过程向季节内TRW提供能量。 展开更多
关键词 雅浦-马里亚纳海沟连接区 季节内变异 地形罗斯贝波 次表层和中层中尺度涡 正斜压不稳定
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