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印度尼西亚海潮致混合估算及其对印尼贯穿流的影响研究
Alternative TitleA study on tidal mixing estimation in the Indonesian Seas and its effects on the Indonesian Throughflow
刘谊
Thesis Advisor彭世球
2018
Degree Grantor南海海洋研究所
Degree Name硕士
Degree Discipline物理海洋学
Keyword潮致混合,印尼贯穿流,水团性质,热含量,热量输运
Abstract内潮是层化海洋中独特的现象,它由正压潮通过粗糙地形时产生,其中部分正压潮能量转化为内潮能量。层化海洋在内潮生成后会产生垂向位移,并通过跨等密度面混合改变水团性质。印尼海区是全球强内潮的几个主要海区之一,但目前尚缺乏对该海区内潮过程和参数化的研究及其如何影响该海区水团性质和环流的深入研究;同时,该海区的最主要的环流——印尼贯穿流(ITF)是连接热带太平洋和印度洋的唯一通道,它不仅对不同海盆间热量交换和质量交换非常重要,还在调节全球气候方面起到了不可忽视的作用。因此,开展印尼海区内潮过程及其对该海区水团性质、环流(尤其是ITF)的影响的研究,具有十分重要的科学意义。本文分别基于直接估算和能量收支的方法,对印尼海区的潮致耗散和潮致混合过程及其对印尼海区水团性质、ITF流量和垂向结构以及ITF向印度洋热量输运的影响进行了综合研究。本文首先采用三维MITgcm模式,对印尼海区的正压潮进行了模拟,并利用卫星高度计数据对模拟结果进行比对验证。然后在正压潮模式基础上构建了内潮模式,对印尼海区的内潮进行模拟,并采用能量收支的方法,分析印尼海区内潮的生成、传播、耗散过程,同时估算由内潮产生的跨等密度面混合率。结果显示,印尼海区内潮的标准化振幅在温跃层附近达到最大,约为20-40m。其中,桑岭、斯兰海、翁拜海峡等是主要的内潮生成区域,内潮能通量高达40kW·m-1。苏禄海内潮能量主要来自于局地正压潮的转化,苏拉威西海和班达海的内潮能量则主要来自于外部的传入。印尼海区中大部分区域的耗散率可达O(10-9~10-8)W·kg-1,平均跨等密度面混合率达O(10-4)m2·s-1。在哈马黑拉海等潮致耗散和潮致混合最强烈的地区,其耗散率和扩散率分别达到O(10-7)W·kg-1和O(10-2~10-1)m2·s-1。采用能量收支方法估算的内潮混合率比依据地形粗糙度和浮力频率直接估算的结果高1~2个量级。最后,在印尼海区的三维环流模式MITgcm中采用以上基于能量收支方法估算所得的三维跨等密度面混合率,通过设置不同的数值实验,探讨潮致混合过程对印尼海区水团性质和环流的影响。对水团性质的分析显示,潮致混合过程能够使得次表层海水变暖变淡,中层海水变暖变咸,深层海水变暖变淡,水团性质趋于垂向均匀。对环流结构变化特征的分析显示,潮致混合过程能够显著调整ITF东西通道的分配比例,使其更加合理;同时,其对于正确模拟理法马托拉海峡的深层环流起到关键作用,并且可以改变ITF出口的垂向结构。对印尼海区热含量的分析显示,潮致混合过程能够使印尼海区表层热含量下降,温跃层以深海区的热含量上升。另外,潮致混合过程通过改变ITF的垂向结构和流向印度洋海水的温度,使得整个水柱向印度洋输运的总热量上升约0.03PW;其中表层热输运下降,次表层热输运明显上升,从而导致印度洋海区表层温度下降0.2°C,次表层温度上升0.3°C。
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.scsio.ac.cn/handle/344004/18034
Collection学位论文(硕士)
Recommended Citation
GB/T 7714
刘谊. 印度尼西亚海潮致混合估算及其对印尼贯穿流的影响研究[D]. 南海海洋研究所,2018.
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