印太环流系统调制下的内潮能量辐射及动力学研究

来源 :中国科学院大学(中国科学院海洋研究所) | 被引量 : 0次 | 上传用户:clarkesg
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内潮在层化海洋中普遍存在,它是由正压潮流与大陆坡,海脊,海底峡谷等复杂海底地形相互作用产生。内潮的破碎和耗散会在局地和深海海盆引起强垂向混合,这对维持经向翻转环流起着重要作用。背景环流通过改变层结,调制着内潮的生成和传播。由于背景环流场存在着不同时间与空间尺度的信号,内潮在其调制作用下也会存在时空变化。我们通过高分辨率的三维数值模式来研究在印太环流系统的影响下,M2内潮的能量收支与辐射路径的变化。同时,我们进一步研究内潮不同时间尺度的演化与变异,并探讨局地耗散效率q的季节与年际变化。我们利用高精度数值模式,揭示了在台湾东北海域黑潮调制作用下,M2内潮的能量收支和演化过程。研究发现,内潮生成在大陆坡的陡峭地形,特别是I-Lan海脊和Mien-Hua峡谷处,这两个海域首次被确定为M2内潮的生成源区。黑潮通过调制层结分布影响着M2内潮能量的生成。当模式的初始场考虑黑潮时,与水平均一的理想层结的模拟结果相比,I-Lan海脊处生成的斜压能量降低了约30%,而在Mien-Hua峡谷和北部陆坡提高了约10%。来自多个源区的内潮发生相互干涉,形成一个复杂、不均匀的三维斜压场。在I-Lan海脊生成一束南向、逆黑潮传播的能量射线,并且能量沿等深线的方向辐射。复杂的地形特征和背景环流增强了内潮的能量耗散。印尼海域内潮和印尼贯穿流(ITF)之间的相互作用过程并不为人所知。在该海域,我们围绕印尼龙目海峡进行了一系列高分辨率的数值模拟,探讨了在ITF调制作用下,龙目海峡区M2内潮的时空变化。龙目海峡内潮在ITF背景层结和流场调制作用下呈现出南北不对称性。同时由季风和ITF引起的表层盐度变化调制M2内潮能量的季节信号;由ITF和El Nino调制海气淡水通量进而影响局地层化,使得内潮的生成和耗散存在年际变化。局部耗散效率q表现出明显的季节和年际信号,这会对低纬度赤道的海洋气候过程提供有效的反馈。我们进一步研究了印尼-澳大利亚海盆海域M2内潮在南赤道流系影响下能量辐射传递过程。我们通过高精度数值模式发现,该海域M2内潮在多个源区生成,包括龙目海峡、帝汶周边海区和澳大利亚西北陆架。在龙目海峡附近,印尼贯穿流调节了 M2内潮生成的斜压能量,其能量通量在南向辐射过程中受南赤道流折射效应发生偏折,并且可以穿过南赤道流后传播超过500公里,最终到达澳大利亚的西北陆坡。来自澳大利亚西北陆架的内潮能量向深海海盆传播,并且与来自龙目海峡的内潮发生相互干涉。背景流场和多源区干涉作用会增加内潮的能量耗散,导致在海盆内部形成空间不均匀能量耗散场。
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