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黑潮延伸区中尺度涡与低频海流的相互作用

黑潮延伸区中尺度涡与低频海流的相互作用

作者：马文龙中国海洋大学

学位级别：硕士

本文采用SODA同化资料和OFES模式数据，对黑潮延伸区中尺度涡和低频海流的相互作用进行分析。通过探讨黑潮延伸区中尺度涡涡通量与低频海流的关系，以及涡强迫对低频海流的影响，诊断分析了大气中存在的一种中尺度涡对低频流正反馈过程... 详细信息

本文采用SODA同化资料和OFES模式数据，对黑潮延伸区中尺度涡和低频海流的相互作用进行分析。通过探讨黑潮延伸区中尺度涡涡通量与低频海流的关系，以及涡强迫对低频海流的影响，诊断分析了大气中存在的一种中尺度涡对低频流正反馈过程在黑潮延伸区的作用状况。通过滤波和时间平均等统计分析方法提取中尺度涡和低频海流，对中尺度涡涡通量和低频流进行相关分析，两种资料的分析结果一致。经向涡通量与纬向低频流的相关系数以及纬向涡通量与经向低频流的相关系数均有正有负，非常零散，没有明显的相关倾向，也没有表现出正反馈所特有的高值正相关和负相关。更进一步计算空间每点时间序列涡通量逆时针旋转到低频流的角度，统计涡通量指向低频流左侧的频率，在整个区域内大于0.5和小于0.5的情况是并存的，没有表现出左手规则特有的大于0.5占优的特征。将涡通量逆时针旋转到低频流的角度每30一组，分为12个组进行统计，整体上正值和负值相差不大，发现每组的频率都在平均值1/12附近，分布很均匀，没有显著的高值角度。这些结果与大气中的正反馈得到的左手规则完全不符，这表明该规则在黑潮延伸区表现不明显。使用低频流纬向流速的经向梯度表示低频流的旋转方向，诊断涡通量辐聚和低频流的关系，两种资料分析结果相同。低频流纬向流速经向剪切和涡通量辐聚所形成的散点没有全部集中到表征正反馈的一三象限，而是在所有象限均有分布且频率大致相同。对散点分布进行线性拟合，斜率为负，即随着气旋式或反气旋式低频流的加强，涡通量取正值或负值的量值是增加的，但是二者的的线性拟合的斜率很小，结果不显著。使用一点相关重新构造中尺度涡的涡包结构，诊断分析涡强迫变化对应涡结构的变化和低频流异常的产生，虽然存在涡包结构的倾斜和拉伸，但是涡包结构的分布大体是沿着黑潮延伸体主轴分布的，没有明显的分布规律。在涡活动的基础上分析了涡强迫的空间模式，发现涡强迫沿着黑潮延伸体主轴呈片状分布，在弯曲的槽附近存在气旋式强迫趋势，在脊附近则存在反气旋式的强迫，维持了黑潮延伸体弯曲，中尺度涡对气候态时间平均流存在加强的作用。这表明由于黑潮延伸体弯曲的存在，大气中存在的正反馈作用对年以上多种尺度低频变化的作用远不不如对气候态时间平均流的作用。在黑潮延伸区由于主轴弯曲的存在以及复杂而强烈的中尺度涡活动，在大气中存在的中尺度涡对低频流的正反馈很微弱，不是该区域中尺度涡和低频流相互作用的主要机理，但是在研究中尺度涡和气候态时间平均流关系时还是很有必要考虑这种反馈作用。

关键词：黑潮延伸区中尺度涡低频变化涡流相互作用

黑潮延伸区与南海的海平面异常及中尺度涡的统计分析

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黑潮延伸区与南海的海平面异常及中尺度涡的统计分析

作者：高理中国海洋大学

学位级别：硕士

本文以CNES提供的12年(1993-2004年)卫星高度计TOPEX/Poseidon、Jason-1和ERS/ENVISAT网格化融合数据SLA,对黑潮延伸区(120oE-170oE,25oN-45oN)和南海海域(105oE-121oE,0oN-25oN)的海平面异常及中尺度涡进行了统计分析分析。辅以JPL提供的TOPEX/POSEIDON卫星高度计所测海表面高度异常数据SSHa和AVHRR所测海表面温度数据SST,对两海域的海平面高度异常及海表面温度异常与同期Nino3指数作了相关分析,探讨该海域与厄尔尼诺的关系;利用海平面高度异常数据反演中尺度涡,观察涡的存在和移动状态,并对气旋涡和反气旋涡的面积分布随时间的变化作了统计。两海域海平面异常值12年以来均呈递增趋势,黑潮续流区年上升速率为8.89mm/a,南海年上升速率为5.34mm/a,通过功率谱分析发现两海域的最显著性周期均为1年、0.5年和6年,海平面异常值呈明显年际变化规律,且上半年海平面异常值比较低,下半年海平面异常值比较高。黑潮延伸区SLA与SSTa的两年以上低频分量与Nino3指数之间均存在负相关,Nino3指数滞后SLA、SSTa在11个月时最大,相关系数前者约为-0.62,后者约为-0.63;南海SLA两年以上低频分量与Nino3指数之间存在负相关,SLA滞后Nino3指数2个月时最大,相关系数为-0.6251,SSTa的两年以上低频分量与Nino3指数之间存在正相关,SSTa滞后Nino3指数6个月时最大,相关系数为0.8120。这表明,厄尔尼诺现象对黑潮延伸区和南海海域有一定影响。黑潮延伸区中尺度涡随时间向西移动,大约每年移动10个经度,生命周期为1年左右,气旋涡与反气旋涡交替出现,集中在32oN-36oN纬度带内。在南海海域,中尺度涡移动规律不规则。在15oN海域,中尺度涡部分东移,部分西移。在20oN和113oE以东海域可见涡旋西移,持续大约半年,移动7经度左右。两海域,气旋涡反气旋涡面积同增同减,均有年周期特征。区别在于,黑潮延伸区呈半年变化规律,上半年面积小,下半年面积大,而南海是呈季节变化的,夏季、冬季面积大,而春季、秋季面积小。

关键词：黑潮延伸区南海海平面高度异常中尺度涡相关分析

大气对黑潮延伸区中尺度海洋涡旋的响应——冬季暖、冷涡个例分析

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大气科学 2014年第3期38卷 438-452页

作者：马静徐海明董昌明南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室南京210044 南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心南京2100443 加利福尼亚大学地球物理及行星物理研究所洛杉矶90095

采用动态合成、带通滤波等方法,通过对冬季黑潮延伸区暖、冷两个中尺度海洋涡旋的分析,研究了大气对中尺度海洋涡旋的响应特征。结果表明,海表温度(SST)与近海面风速的正相关关系在涡旋的动态合成图上清晰可见,暖(冷)涡上空对应10 m风... 详细信息

采用动态合成、带通滤波等方法,通过对冬季黑潮延伸区暖、冷两个中尺度海洋涡旋的分析,研究了大气对中尺度海洋涡旋的响应特征。结果表明,海表温度(SST)与近海面风速的正相关关系在涡旋的动态合成图上清晰可见,暖(冷)涡上空对应10 m风速的极大(小)值,即海洋对大气的强迫作用在日时间尺度上表现显著;SST高低值中心基本对应10 m风无辐散区,暖(冷)涡上空为异常正(负)涡度分布;暖(冷)涡上空潜热、感热通量增大(减小),降低(增大)大气稳定度,从而加强(减弱)边界层垂直混合作用,使得海洋大气边界层增厚(变薄)。暖(冷)涡旋上空对应摩擦速度极大(小)值,反映了湍流粘性力在高(低)海温中心增大(减小)的特征,表明动量垂直混合机制在中小尺度海气相互作用中起着主要作用。中尺度海洋涡旋能够影响大气瞬变扰动,大气瞬变扰动强度在暖(冷)涡下游上空出现极大(小)值,该影响不仅表现在海洋大气边界层,在自由大气中低层也有较为清晰的反映。此外,从能量转换的角度入手,发现斜压能量转换在中尺度海洋涡旋影响大气瞬变扰动强度中贡献明显。

关键词：黑潮延伸区中尺度海洋涡旋动态合成海洋大气边界层瞬变扰动

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黑潮延伸区气旋式涡旋浮游植物繁殖个例

广东海洋大学学报 2019年第2期39卷 94-103页

作者：王同宇张书文马永贵陈法锦蒋晨于杰广东省近海海洋变化与灾害预警重点实验室/广东海洋大学海洋与气象学院广东湛江524088 区域海洋动力学与数值模拟功能实验室/海洋科学与技术国家实验室山东青岛266237

【目的】研究黑潮延伸体区域内的涡旋活动对浮游植物繁殖的影响。【方法】根据高分辨率的卫星遥感和再分析资料,对李亚诺夫指数(FSLE)、海表面温度(SST)、海表面高度异常(SLA)、叶绿素(Chl-a)浓度进行归一化合成分析,并计算气旋式涡旋... 详细信息

【目的】研究黑潮延伸体区域内的涡旋活动对浮游植物繁殖的影响。【方法】根据高分辨率的卫星遥感和再分析资料,对李亚诺夫指数(FSLE)、海表面温度(SST)、海表面高度异常(SLA)、叶绿素(Chl-a)浓度进行归一化合成分析,并计算气旋式涡旋内混合层厚度(MLD)以及引起的埃克曼抽吸速率。【结果与结论】黑潮延伸体区域内的气旋式涡旋引起的埃克曼抽吸作用和冬季混合是Chl-a浓度升高的主要驱动机制。周期为44周的涡旋在16～23周(春季)期间Chl-a浓度高于同期背景场,最大Chl-a浓度是周围的3倍。冬季强湍流混合和涡-风导致的埃克曼抽吸作用使得混合层深度加深至由埃克曼抽吸主导营养盐输送的跃层深度,结合涡致埃克曼抽吸,有利于携带跃层内更多的营养盐输送至混合层,配合春季充足的光照条件,则会更进一步促进浮游植物繁殖。长时间的闭合拉格朗日拟序结构,对于维持高浓度Chl-a有一定的作用。

关键词：黑潮延伸区气旋式涡旋浮游植物繁殖混合层埃克曼抽吸

大气对黑潮延伸区中尺度海洋涡旋的响应——冬季暖、冷涡个例分析

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大气对黑潮延伸区中尺度海洋涡旋的响应——冬季暖、冷涡个例分析

两类ENSO背景下黑潮及其延伸区海温异常对东北夏季降水的影响:个例对比

创新驱动发展提高气象灾害防御能力——第30届中国气象学会年会

作者：马静徐海明董昌明南京信息工程大学大气科学学院南京信息工程大学气象灾害省部共建教育部重点实验室加利福尼亚大学地球物理及行星物理研究所

采用动态合成、带通滤波等方法,通过对冬季黑潮延伸区暖、冷两个中尺度海洋涡旋的分析,研究了大气对中尺度海洋涡旋的响应特征。结果表明,海表温度(SST)与近海面风速的正相关关系在涡旋的动态合成图上清晰可见,暖(冷)涡上空对应10m风速... 详细信息

采用动态合成、带通滤波等方法,通过对冬季黑潮延伸区暖、冷两个中尺度海洋涡旋的分析,研究了大气对中尺度海洋涡旋的响应特征。结果表明,海表温度(SST)与近海面风速的正相关关系在涡旋的动态合成图上清晰可见,暖(冷)涡上空对应10m风速的极大(小)值,即海洋对大气的强迫作用在日时间尺度上表现显著;SST高低值中心基本对应10m风无辐散区,暖(冷)涡上空为异常正(负)涡度分布;暖(冷)涡上空潜热、感热通量增大(减小),降低(增大)大气稳定度,从而加强(减弱)边界层垂直混合作用,使得海洋大气边界层增厚(变薄)。暖(冷)涡旋上空对应摩擦速度极大(小)值,反映了湍流粘性力在高(低)海温中心增大(减小)的特征,表明动量垂直混合机制在中小尺度海气相互作用中起着主要作用。中尺度海洋涡旋能够影响大气瞬变扰动,大气瞬变扰动强度在暖(冷)涡下游上空出现极大(小)值,该影响不仅表现在海洋大气边界层,在自由大气中低层也有较为清晰的反映。此外,从能量转换的角度入手,发现斜压能量转换在中尺度海洋涡旋影响大气瞬变扰动强度中贡献明显。

关键词：黑潮延伸区中尺度海洋涡旋动态合成海洋大气边界层瞬变扰动

来源： cnki会议评论

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热带气象学报 2016年第1期32卷 73-84页

作者：王钦李双林付建建中国民航飞行学院广汉分院四川广汉618307 中国科学院大气物理研究所北京100029

利用中国160站月降水资料、NCEP/NCAR再分析资料等,对比分析了在2009/2010年中部型E1Nino和1997/1998年东部型El Nino背景下,黑潮及其延伸区海温异常对东北地区降水的影响。结果表明:东亚沿岸自南向北异常"反气旋-气旋-反气旋"环流的偏... 详细信息

利用中国160站月降水资料、NCEP/NCAR再分析资料等,对比分析了在2009/2010年中部型E1Nino和1997/1998年东部型El Nino背景下,黑潮及其延伸区海温异常对东北地区降水的影响。结果表明:东亚沿岸自南向北异常"反气旋-气旋-反气旋"环流的偏移是导致这两年东北夏季降水不同的关键。2010年这一异常环流型比1998年整体偏东偏北,使得太平洋副热带高压、中纬度西风槽以及东北亚阻塞形势也偏东偏北,造成冷暖空气交汇于东北南部,降水西南多而西北少;1998年异常气旋中心位于松-嫩流域,强烈的辐合上升运动配合偏强的水汽输送,降水表现为区域性增强。观测与数值试验结果表明两类El Nino事件中黑潮及其延伸区异常海温的差异是形成东亚沿岸异常环流位置偏移的主要原因:(1)受2009/2010年中部型El Nino的异常下沉气流比1997/1998年偏北的影响,前者异常暖海温位于黑潮延伸区,后者位于黑潮区;(2)2010年夏季黑潮延伸区的异常暖海温通过加强Rossby波活动使得东亚高空西风急流北进东扩至日本以北,1998年黑潮区暖延伸区冷的海温分布使得急流偏南、偏弱,对应急流南北两侧的异常反气旋、气旋也随之偏北,东北亚阻塞随之偏北偏东。

关键词：中部型ElNino 夏季降水黑潮延伸区海温异常

与夏季北太平洋中尺度海洋涡旋相联系的海气特征

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与夏季北太平洋中尺度海洋涡旋相联系的海气特征

作者：徐全倩南京信息工程大学

学位级别：硕士

本文采用多种高分辨率卫星资料和再分析资料,利用涡旋探测技术、滤波、合成分析和模式验证相结合等方法,对北太平洋上两条涡动动能大值带,即副热带和黑潮延伸区的中尺度海洋涡旋与大气的耦合特征进行了探讨,主要结论如下:(1)在日时间尺... 详细信息

本文采用多种高分辨率卫星资料和再分析资料,利用涡旋探测技术、滤波、合成分析和模式验证相结合等方法,对北太平洋上两条涡动动能大值带,即副热带和黑潮延伸区的中尺度海洋涡旋与大气的耦合特征进行了探讨,主要结论如下:(1)在日时间尺度上,夏季副热带中尺度海洋涡旋SST(Sea Surface Temperature;海表温度)与海表风速之间不仅存在同位相的正相关关系,也存在反位相的负相关关系。即在涡旋这种中尺度上既存在海洋对大气的强迫,也存在大气对海洋的强迫。(2)夏季副热带地区海表风速与SST同位相时,对暖(冷)涡来说,向上(下)的净热通量增强,云和降水增多(减少),暖涡上空存在位势高度负(正)异常,相对湿度正(负)异常和上升(下沉)运动;其海水温度异常和海流旋度较强,暖(冷)涡较为深厚,一定程度上表明了海洋对大气的强迫。夏季副热带地区海表风速与SST反位相时,对暖(冷)涡而言,当其处在正(负)位势高度异常、中低层相对湿度较小(大)、气温较高(低)的大气配置下,海表风速较小(大);同时向下(上)净热通量增强,云和降水减少(增多);涡旋海水温度异常和海流旋度较弱,这种暖(冷)涡较为浅薄;表明晴空(阴雨)条件下有利于暖(冷)涡的维持,一定程度上反映了大气对海洋的强迫作用。(3)夏季黑潮延伸区涡旋SST与海表风速之间也既存在同位相关系,也存在反位相关系,该地区涡旋上空大气变量正负异常值的分布特征与副热带地区基本一致,但海表风速与SST同位相涡旋占总涡旋样本数的比例较副热带地区更高。此外,观测和WRF(Weather Research and Forecasting)模式模拟结果表明夏季黑潮延伸区以海洋强迫大气为主的涡旋中,暖涡上空降水量、潜热通量、边界层高度和摩擦速度的正异常绝对值大于冷涡上空对应物理量的绝对值,一定程度上表明暖涡对大气的强迫作用强于冷涡。

关键词：北太平洋副热带黑潮延伸区中尺度海洋涡旋海气关系