西北太平洋环流及其对我国近海环流的影响

本论文介绍了MOM2.0模式的差分格式以及开边界情形的改进，较好地模拟了西北太平洋环流的季节变化和黄海冷水团环流结构。第三章计算了北太平洋环流的季节变化，模式先从年平均温盐场开始积分，积分8a后基本上达到动力平衡态，再以月平均海表面条件积分4a后达到季节平衡态。结果表明：1）PN断面黑潮流量冬季为29.0 * 10~6m~3/s （SV），夏季为32.2 * 10~6m~3/s （SV），这与Sverdrup关系相反，这主要是由于风应力涡度零线随季节变化而导致北赤道流在菲律宾以东的分叉线春夏季偏南而秋冬季偏北。2）由于层化影响，东海黑潮夏季较冬季表层流速明显地强化。3）在台湾以东，黑潮明显地分为黑潮主流与东分支，主流穿过苏澳海脊进入东海，然后经吐噶喇海峡进入日本以南海域，东分支则流向琉球群岛以东海域，然后也进入日本以南海域与前一个分支相汇合。4）与网格相关的Smagorinsky方案要比采用常数更能反映中尺度结构。第四章采用1997年7月的水文资料，计算了西北太平洋21.875°N～35.125°N、120.875°E～137.125°E°范围的环流，主要结果如下：在此期间，1）黑潮在台湾以东并不存在东分支流向琉球群岛以东海域；2）东海黑潮的流量约为30 * 10~6m~3/s（SV），日本以南黑潮流量厚大约为70 * 10~6m~3/s （SV）；3）在21.875°N～25°N之间大约有15 * 10~6m~3/s（SV）的流量向西流去。速度分布与流函数分布均表明这一支向西的海流大约在冲绳岛西南分为3支，主要分支转向东北沿冲绳以东海域向东北流去；4）琉球海流主要来自上述西向海流。第五章通过理论分析及数值模拟研究了底边界混合和地形热累积效应对黄海夏季斜压结构的影响。黄海的垂向混合系数为10～100cm~2/s。结果表明：1）不同强度的潮混合，导致黄海冷水团的温度分布完全不同，较强的潮混合造成了海底附近直立型温度分布。黄海的热传导特征时间尺度为几天。2）黄海冷水团的水平环流在垂直方向上分为两层，上层为气旋式环流，其流速较强而厚度较厚，下层为反气旋式环流，流速较弱而厚度较薄（约10～20m），二者的相对强弱与底边界混合的强弱关系不大。垂向积分环流则为气旋式的。3）黄海冷水团环流受温度分布影响，而后者受环流的平流效应的影响则较小。论文的主要创新有三点：1.发现PN断面黑潮流量的夏季略强于冬季的原因主要是因为风应力涡度零线随季节变化而导致北赤道流在菲律宾以东的分叉线春夏季偏南而秋冬季偏北。从动力学上阐述了PN断面黑潮流量季节变化的机制。2.在1997年7月黑潮在台湾以东并不存在东分支流向琉球群岛以东海；在21.875°N～25°N之间大约有15 * 10~6m~3/s的流量向西流去。速度分布与流函数分布均表明这一支向西的海流大约在冲绳岛西南分为3支，主要分支转向东北沿冲绳岛以东海域向东北流去；琉球海流在此期间主要来自上述西向海流。3.不同强度的潮混合，导致黄海冷水团的温度分布完全不同，较强的潮混合造成了海底附近直立型温度分布。黄海的热传导特征时间尺度为几天：黄海冷水团的水平环流在垂直方向上分为两层，上层为气旋式环流，其流速较强而厚度较厚，下层为反气旋式环流，流速较弱而厚度较薄（约10～20m），二者的相对强弱与底边界混合的强辫关系不大。垂直积分环流则为气旋式的。黄海冷水团环流受温度分布影响，而后者受环流的平流效应的影响则较小。