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黑潮延伸区的风能输入与机械能转化
Alternative TitleWind Energy Input and Mechanical Energy Conversion in the Kuroshio Extension Region
杨倩
Thesis Advisor管玉平
2018
Degree Grantor南海海洋研究所
Degree Name硕士
Degree Discipline物理海洋学
Keyword黑潮延伸区,风能,机械能转化
Abstract风输入的能量是海洋中最大的机械能来源。它不仅对驱动上层海水运动而且对维持深海运动具有重要作用。纵观北太平洋,黑潮延伸体海区作为重要风能输入区域,风能对该海域的温盐结构和环流有着重大影响。本文旨在分析黑潮延伸区中风能输入与动位能转化的情况。海面风主要通过对表层流和表面波做功向海洋输送能量,且输入表层流的风能可以分为输入到表层地转流和非地转流这两部分。风输入的能量是海洋动能的直接来源,动能又可以通过海水的垂直运动与有效重力位能进行相互转化。本文利用SODA 2.2.4 资料分析了1901~2010年黑潮延伸区中风对表面波、表层流、地转流、埃克曼层的能量输入。结果表明:第一,在这110年期间,风向波浪输入能量总体呈略微的增长趋势,增幅约为9.3%,年均值达7.36×1011W(0.736TW)。而表层流中的风能输入总体变化趋势与波浪相反,降幅约为5.0%,年均值约4.85×1010W(48.5GW)。其中约64%的能量为风向表层地转流的能量输入。地转流中能量输入总体下降约15.0%,总平均值大约为3.08×1010W(30.8GW)。埃克曼层中的风能输入总体增长约9.3%,年均值达5.08×1010W(50.8GW)。第二,风能输入具有明显的年际和年代际振荡。以表面波为例,风能输入存在准4年的年际振荡和16年的年代际振荡,且与太平洋年代际振荡具有很好的相关性,相关系数可达0.65。第三,受东亚季风以及阿留申低压的影响,黑潮延伸区的风能输入具有明显的季节变化特征,冬季输入最强,夏季输入最弱。冬季,表面波和埃克曼层的风能输入高值区主要位于海域中央略偏东处,而地转流的风能输入高值区位于海域中央略偏西处。对黑潮延伸区中的动位能转化的研究表明:首先,黑潮延伸区的动位能转化主要集中在海域西侧,自西向东转换强度逐渐减弱,所达到的深度也越来越浅。同时,随着深度的增加,能量转化强度有所减弱。其次,黑潮延伸区的动位能转化具有十分明显的层化特征,主要表现为上层海域(海表-1000m)中是以位能向动能转换为主的,中,下层海域(1000-2000m、2000-海底)以动能向位能转换为主。并且,上层海域中位能向动能转化的强度随时间有显著加强的趋势,而中、下层海域的能量转换强度加强趋势相对较弱。最后,冬季的分层结构与其他季节有所不同,该时期200m以上和1000m以下的水层中机械能转化主要为动能转位能,而在200-1000m的水层中主要表现为位能向动能转化。
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.scsio.ac.cn/handle/344004/18033
Collection学位论文(硕士)
Recommended Citation
GB/T 7714
杨倩. 黑潮延伸区的风能输入与机械能转化[D]. 南海海洋研究所,2018.
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