黑潮延伸體與熱帶西太平洋區(qū)側(cè)向渦擴散系數(shù)的時空分布特征.pdf

1、作為全球氣候變化的敏感地區(qū)，黑潮延伸體與熱帶西太平洋區(qū)一直是海洋學研究的熱點。這兩個區(qū)域均擁有強勁的大尺度平均流，并都伴隨著強烈的中尺度過程。渦旋與平均流的相互作用會影響北太平洋副熱帶模態(tài)水的生成與輸運，并進一步影響到海氣熱量與氣體的交換。因此，研究黑潮延伸體與熱帶西太平洋區(qū)渦旋所造成的側(cè)向混合過程有重要科學意義。目前，已有多種方法可用于側(cè)向渦擴散系數(shù)的觀測或估計:基于定點錨系觀測的通量計算方法、拉格朗日浮標追蹤方法、有效擴散系數(shù)估計以

2、及混合長度理論。本文主要以混合長度理論為框架，結(jié)合Argo鹽度剖面數(shù)據(jù)與ECCO2模式的流速數(shù)據(jù)計算研究海區(qū)的側(cè)向渦擴散系數(shù)，并以此分析兩個區(qū)域內(nèi)的側(cè)向混合長度、渦旋流速以及側(cè)向渦擴散系數(shù)的三維結(jié)構(gòu)，以及側(cè)向渦擴散系數(shù)的影響因素。
　　對黑潮延伸體側(cè)向混合長度、渦旋流速以及側(cè)向渦擴散系數(shù)的分析表明，在黑潮延伸體區(qū)渦旋流速與側(cè)向渦擴散系數(shù)均在主流區(qū)附近達到局地極大值，而側(cè)向混合長度的極大值位于黑潮主流區(qū)外，且側(cè)向混合長度與側(cè)向渦擴散

3、系數(shù)均在中層出現(xiàn)出極大值。在熱帶西太平洋區(qū)，棉蘭老渦對側(cè)向渦擴散系數(shù)具有顯著的影響，側(cè)向渦擴散系數(shù)在棉蘭老渦影響范圍內(nèi)達到最大值。與在黑潮延伸體區(qū)類似，側(cè)向渦擴散系數(shù)在北赤道逆流區(qū)附近出現(xiàn)出局地極大值，且在赤道附近(4°N以內(nèi))側(cè)向渦擴散系數(shù)在上層與中層較小，在底層出現(xiàn)出極大值。
　　為了揭示黑潮延伸體與熱帶西太平洋區(qū)側(cè)向渦擴散系數(shù)的主要影響因素，本文結(jié)合臨界層理論，對渦旋流速、側(cè)向混合長度以及側(cè)向渦擴散系數(shù)的垂向分布特征進行了分

4、析。結(jié)果表明:在黑潮延伸體海底地形較平坦的區(qū)域，臨界層理論的適用性較好，側(cè)向渦擴散系數(shù)的極大值基本與臨界層深度相對應，但側(cè)向渦擴散系數(shù)受平均流的抑制作用明顯;在黑潮延伸體海底地形變化較復雜的區(qū)域，臨界層理論適用性較差，且強平均流對側(cè)向渦擴散系數(shù)的抑制作用基本消失，在平均流核心處側(cè)向渦擴散系數(shù)達到最大值;在熱帶西太平洋區(qū)，臨界層深度與側(cè)向渦擴散系數(shù)的極大值區(qū)不存在對應關系;在棉蘭老渦影響范圍內(nèi)，側(cè)向渦擴散系數(shù)受棉蘭老渦影響較大，平均流對側(cè)

5、向渦擴散系數(shù)的抑制作用基本消失;而在北赤道逆流區(qū)棉蘭老渦影響范圍以外，強平均流仍呈現(xiàn)出對側(cè)向渦擴散系數(shù)的抑制作用;在赤道潛流的核心區(qū)（南北緯2°以內(nèi)），側(cè)向渦擴散系數(shù)受平均流抑制作用明顯。
　　為探討基于Argo鹽度數(shù)據(jù)的側(cè)向混合長度計算方法的準確性與合理性，本文將其計算結(jié)果與基于渦旋直徑的理論側(cè)向混合長度進行了對比分析。結(jié)果表明:在黑潮延伸體與熱帶西太平洋區(qū)，前者在數(shù)值上要大于后者，且無論是否有顯著海底地形變化，在平均流核心位置