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南海的风能输入与动位能转化; Wind Energy Input and Conversion between the kinetic energy and the available potential energy in the South China Sea
崔超然
Subtype硕士
Thesis Advisor管玉平
2016
Degree Discipline环境工程
Keyword风能 南海 亚洲季风
Abstract海洋为了补充内部因混合和摩擦耗散而造成的机械能损失,需要外部的机械能输入。风能输入是大于潮汐的第一大海洋机械能来源,它是维持海洋上层 大尺度环流以及层化的主导因素,也是维持深层海洋运动的能量来源。南海是受季风影响显著的海域,因此风对南海的能量输入对南海环流尤其是深海环流的影响更加重要。迄今为止,还没有人系统地研究风对南海的能量输入以及能量转化等问题,因此本文重点讨论风向南海地转流能量输入及转化以及风向埃克曼层和波浪的能量输入。具体结果如下:本文利用SODA2.2.4数据(1871-2008年)讨论了风输入给南海表层地转流的能量,并用ERA-40和NCEP数据作对比,结果显示:风输入给南海地转流的能量年均值约为0.0084TW,主要集中在南海西边界流海域,而夏季能量输入的海域是中南半岛外海海域。自1970年以后,三者在年际变化上都显示出下降趋势。之后我们又采用OFES数据分别计算了风应力的平均场和脉动场对南海地转流的能量输入,发现脉动分布主要集中在平均场输入的高值区周围。为研究风输入给地转流的能量是向海洋深层传递的方式,我们用OFES数据计算了南海动能与有效位能之间的转换、底边界层处的摩擦能量耗散以及海洋湍流混合的能量。结果表明,三者的水平分布都与季风有关,又因地形等要素而异;在垂向分布上,南海表层的能量转化占总体的绝大部分,其中动位能转化和地形能量耗散在南海整个深度上变化不规则,都呈现出先减少后增加的趋势,而海洋湍流混合能量则呈缓慢减少的趋势。此外,我们还估计了风输入给地转流的能量,结果显示约有21.5%的能量传递到3000m以下深海。接着,本文利用SODA2.2.4海洋数据,估算了风输入给南海埃克曼层的能量,并与ERA-20c计算的结果进行对比,结果表明:风对南海埃克曼层输入的能量年均值约为0.0117TW;SODA数据和ERA-20c数据结果都表明冬季风能输入以南海北部为主;夏季以南部为主且强度比冬季要弱得多。风对南海埃克曼层能量的输入呈逐年降低的趋势,减少因素之一是控制南海的东亚季风最近几十年一直在减弱。本文还估算了风输入给南海波浪的能量。结果表明:风向南海波浪输入的能量年均值约为0.2TW,其空间分布冬季以南海北部为主,夏季以南部为 主且强度比冬季要弱得多;风对南海波浪能量的输入一直呈减少趋势,1950年以来每年减少约0.43%。用ERA-interim(1979-2014)中的有效波高数据可以把风输入给风浪和涌浪的能量区分开,两者的空间分布皆以南海北部为主,而给风浪的能量输入在南海南部还存在一个高值区。
Other AbstractThe oceanic circulation requires external sources of mechanical energy to balance the loss of mechanical energy due to dissipation and friction. Wind energy input is the first major ocean mechanical energy source above the tide, what’s more, wind energy input plays a dominating role in setting up the density structure and circulation in the upper 1000m in the open ocean, and there is a part of the energy to sustain the deep ocean movement, South China Sea is significant affected by the monsoon, so its influence to the South China Sea circulation is more important, people in the past didn’t have the systematic research of the wind energy input to the South China Sea, In this paper we mainly discuss the energy of the winds input to the geostrophic flow and its conversation, the Ekman layer and the surface waves of the South China Sea.
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.scsio.ac.cn/handle/344004/14742
Collection学位论文(硕士)
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GB/T 7714
崔超然. 南海的风能输入与动位能转化, Wind Energy Input and Conversion between the kinetic energy and the available potential energy in the South China Sea[D],2016.
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