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研究海洋对台风的响应,不仅具有重要的科学意义,还关系到国家的经济和社会利益。
本文用Mercator提供的资料,采用ROMS(Regional Ocean Modeling System)海洋模型模拟了2008年-2009年西北太平洋的水动力过程,重点对台湾东侧台风影响的海域进行数值模拟研究,研究对象为2008年13号台风森拉克对海水温度造成的影响。
从温度控制方程和连续性方程各项对能量输送的贡献进行分析,模型结果表明台风森拉克过境时,海水从50m-800m深度开始辐聚上升,在表层50m以浅辐散流出。30m深度以下降温主要由垂向对流项作用即上升流造成,而30m深度至海表之间的降温主要由垂向扩散项作用即夹卷效应造成。
通过对上升流的动力机制研究,认为风应力产生的表层Ekman主要作用在60m以浅的深度,表层50m以上是主要的辐散区,海水由中心往外输送。在辐散深度以下由于Ekman螺旋的辐聚作用会产生上升流。台风会加强海水的垂向湍流/混合,这样将增加表层Ekman作用水深,使得下层的低温海水更有可能到达表层。但Ekman螺旋在垂向上随着深度衰减很快,作用深度有限。
在表层Ekman摩擦深度以下,主要由底部Ekman起作用,底部Ekman的作用深度比表层Ekman作用深度大得多,可达海水内部1000m深度。通过对压强拉普拉斯算子的分析,只要存在一个中心低四周高的圆形压强场,旁边的海水将会向低压中心辐聚,从而产生上升流。
表层Ekman效应由风应力引起,底部Ekman效应由内部摩擦力引起,它们均会在一定深度内造成上升流,两者均称为Ekman泵吸作用。因此台风过程产生的海表及底部Ekman泵吸的共同作用是驱动海水产生上升流从而造成上层海水降温的最主要动力。