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南海北部台风“海鸥”致近惯性振荡的研究
Alternative TitleA study of near-inertial oscillations in the northern South China Sea during the passage of typhoon Kalmaegi
黄妍丹
Thesis Advisor蔡树群
2018
Degree Grantor南海海洋研究所
Degree Name硕士
Degree Discipline物理海洋学
Keyword近惯性振荡,台风,非线性波波相互作用,南海
Abstract南海是频繁受台风影响的海区,强烈风场所激发的近惯性振荡是南海北部海域的重要海洋动力过程。近惯性运动能把能量传至海洋内部,从而为海洋混合提供能量来源。目前,南海上层海洋对台风的响应研究主要基于现场观测,大部分对单个站点的研究,但对于台风经过两个不同水深的站点所激发的近惯性振荡垂向传播及其水平传播的迟滞性差异的研究则较少。本文采用2014年9月期间在南海东北部附近海域的两个相距约20km、位于不同水深的潜标观测站的实测数据,通过对观测资料进行的功率谱分析、滤波等方法,探讨南海东北部不同深度处由2014年第十五号台风“海鸥”激发的近惯性振荡的分布特征的差异性,并用一个简单的三维海洋模式Three-dimension Price-Weller-Pinkel model(3DPWP)来模拟上层海洋对台风的三维动力学响应,分析台风移动速度、风力强度、海洋深度等要素对近惯性内波的水平和垂向的传播和演变过程的影响。观测结果表明,台风“海鸥”在南海东北部海域激发了强烈的近惯性振荡,其能量由海表向海洋内部传播。近惯性能量在表层随着深度增加而增大,最大值出现在次表层,此后随着深度增加迅速衰减。但是两个观测站点的近惯性振荡垂向分布特征有较大的差别:A站点的近惯性振荡在不同深度上存在三个不同的垂向相速度,而B站点的垂向相速度没有变化;两站点的最大近惯性动能的大小及其所在深度不同,B站点比A站点的最大近惯性动能大15%左右。台风过后两个站点均出现由近惯性波f和半日内潮波D2非线性相互作用产生的次级波动fD2,但其强度有所差异。台风后A站点fD2在不同深度上有不同的变化,f和D2相互作用较弱;而B站点的fD2在整个近惯性振荡影响深度内都是增强,其fD2和f频带的动能和流速在时空分布以及变化趋势上有较好的相关性。两站点的近惯性振荡垂向相速度以及次级波动fD2的不同可能是水体层结的差异和涡旋的影响所导致的。模式结果表明台风致近惯性振荡以近似于椭圆形沿着台风移动的方向传播,其水平传播范围约为500km。台风激发的近惯性振荡存在明显左右不对称的结构:在台风移动路径的右侧近惯性流较强且出现的较早,左侧的近惯性流明显较弱。在台风路移动径右侧,近惯性动能随着距离增大而增大,在约2Rmax处达到最大,此后随着距离增大而迅速减弱。三个台风参数(台风最大风速半径Rmax、最大风速Vmax和台风移动速度Um)的变化都会影响近惯性振荡的强度。当三个台风参数分别增大10%,在垂直于台风传播路径的水平断面上,对应的最大近惯性动能分别增大了18%,38%和19%,而垂向上的最大近惯性动能则分别增大10%、18%和28%。由此表明,Vmax 的变化对近惯性振荡水平方向上的强度变化的影响最大,而Um的变化对其垂向上强度的影响最大。当Rmax增大时,近惯性振荡的水平影响范围会缩小而垂向传播深度会变大。Vmax和Um并不会改变近惯性振荡的水平影响范围和变化趋势,但Vmax增大时近惯性振荡的垂向传播深度会增大,而Um不会影响近惯性振荡的垂向传播深度。
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.scsio.ac.cn/handle/344004/18057
Collection学位论文(硕士)
Recommended Citation
GB/T 7714
黄妍丹. 南海北部台风“海鸥”致近惯性振荡的研究[D]. 南海海洋研究所,2018.
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