孟加拉灣上層環(huán)流及其變異研究.pdf

1、孟加拉灣作為東北印度洋的邊緣海，是印度洋水汽北向輸送的重要通道，又是我國未來大西南能源通道的可選航道，因此對孟加拉灣海洋學(xué)的研究具有重要意義。由于孟加拉灣海上觀測甚少，以往的工作多限于數(shù)值模擬研究和個別航次的分析。因此，迄今為止人們對該海區(qū)環(huán)流及其變化認(rèn)識尚有限，國內(nèi)對此的研究則幾近空白。 本論文首先分析了孟加拉灣的水文特征，然后以衛(wèi)星高度計資料為主，分析了1993～2004年十多年間孟加拉灣上層環(huán)流季節(jié)、年際變動特征和規(guī)律。在

2、此基礎(chǔ)上，探討了孟加拉灣上層環(huán)流對季風(fēng)變化和大洋濤動(厄爾尼諾和南方濤動事件(ENSO)及印度洋偶極子事件(IOD))的響應(yīng)規(guī)律和機(jī)制。此外，我們還利用SVP漂流浮標(biāo)資料結(jié)合高度計資料探討Wyrtki急流的變化規(guī)律、機(jī)制，并討論孟加拉灣中尺度海洋現(xiàn)象。 分析表明，孟加拉灣上層環(huán)流主要包含了半年、年周期以及年際(主要為2a及3～7a的波動)等多尺度變異，除年周期主要是受本地風(fēng)場驅(qū)動外，其他變異均受赤道印度洋的顯著影響，沿岸開爾文波

3、是這些變異信號向灣內(nèi)傳遞的主要通道。在本地季風(fēng)(主因)和Wyrtki急流造成的赤道水位半年波動(外海強(qiáng)迫)共同驅(qū)動下，灣內(nèi)環(huán)流的周年變化呈獨特的三階段演變特征。不同于周年變化，孟加拉灣環(huán)流的年際變化主要是受赤道水位波動的影響，其中ENSO事件及IOD事件是最主要兩個強(qiáng)迫源，除了沿岸開爾文波外，ENSO事件和IOD事件還分別通過孟加拉灣本地風(fēng)場以及印度季風(fēng)漂流的變異對灣內(nèi)施加影響。在孟加拉灣，西邊界區(qū)不僅是流系季節(jié)和年際波動最強(qiáng)的海域，亦

4、是中尺度渦最活躍的海域。具體結(jié)論如下： 1.孟加拉灣上層環(huán)流的周年演變可分為三個階段：在東北季風(fēng)后期(1～4月)，灣內(nèi)受海盆尺度強(qiáng)反氣旋式環(huán)流控制；在西南季風(fēng)期(5～9月)，形成南北相間的三渦格局；而在東北季風(fēng)前期(10～12月)則表現(xiàn)為海盆尺度的弱氣旋式環(huán)流。環(huán)流三階段演變主要是灣內(nèi)大尺度風(fēng)應(yīng)力旋度場的變化造成的。外海強(qiáng)迫對灣內(nèi)環(huán)流周年變化的影響主要來自印度季風(fēng)漂流和由Wyrtki急流造成的赤道水位半年波動。其中，秋季W(wǎng)yrt

5、ki急流在1月前后消退所激發(fā)的“涌升流型”沿岸開爾文波可能是觸發(fā)此間環(huán)流形態(tài)轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵因素。 2.孟加拉灣海面高度年際變化有明顯的2a及3～7a的波動，海面高度年際變化主要是赤道大尺度風(fēng)場年際變化所致，并通過沿岸開爾文波向灣內(nèi)傳遞。孟加拉灣海面高度年際變化最主要的兩個模態(tài)分別體現(xiàn)為對ENSO事件和IOD事件的響應(yīng)。ENSO事件對研究海區(qū)海面高度的影響要強(qiáng)于IOD事件，且通過大氣(本地風(fēng)場)和海洋(赤道印度洋)兩條途徑作用于孟加拉

6、灣。IOD事件主要通過海洋途徑(沿岸開爾文波和印度季風(fēng)漂流)作用于孟加拉灣，其影響僅局限于灣口一帶。 3.浮標(biāo)資料分析顯示，與春季相比，秋季W(wǎng)yrtki急流更強(qiáng)，流幅更寬，流軸稍偏南。Wyrtki急流首先出現(xiàn)在赤道印度洋中部(75°E～80°E)，隨后沿著赤道向西傳播。急流的西向傳播現(xiàn)象在高度計資料上同樣可見，高度計資料所揭示的西向傳播發(fā)生在赤道印度洋西部55°E～75°E之間，傳播速度約為0.6m/s。分析表明，急流的西向傳播

7、主要是由赤道緯向風(fēng)應(yīng)力所驅(qū)動，但傳播速度稍慢于緯向風(fēng)的傳播速度。在赤道印度洋東、西邊界，局地緯向風(fēng)與流的相關(guān)性較差，特別是在赤道印度洋東部，雖然緯向風(fēng)向東傳播，但是急流信號的傳播特征并不清晰，表明緯向風(fēng)的驅(qū)動作用已不具有支配性的影響。 4.孟加拉灣平均渦動能最強(qiáng)的海區(qū)出現(xiàn)在灣西部，在此，渦動能的高頻和低頻成分大體相當(dāng)。低頻渦動能反映的是西邊界流及印度季風(fēng)漂流的季節(jié)和年際變化，高頻渦動能反映的是中尺度渦的活動，其中斯里蘭卡島東側(cè)的

8、高能區(qū)是由斯里蘭卡冷渦的活動所致。此冷渦發(fā)生于每年的6～10月之間，斯島地形和強(qiáng)勁的西南季風(fēng)相互作用在斯島的背風(fēng)面形成的中尺度氣旋式風(fēng)應(yīng)旋度所引起的向上Ekman抽吸是成渦的主要原因。冷渦的平均位置偏北于風(fēng)應(yīng)力旋度中心，有1～2個緯距的偏差，這種偏差是由冷渦形成之后朝西北向運(yùn)動造成的，基于β平面的簡單渦旋傳播理論可以用于解釋此類運(yùn)動。 5.沿岸開爾文波是赤道印度洋水位波動信號向孟加拉灣傳遞的主要通道，除年波動外，灣內(nèi)水位的半年和