黄海温度和环流对不同频率风场响应的数值模拟研究
黄海是一个典型的强潮驱动的陆架浅海，除了活跃的潮强迫外，风场在黄海的湍流和混合过程中同样起着重要的作用。开展黄海对不同频率风场响应的研究，尤其是关于在天气时间尺度风场强迫下的温度和环流特征的研究，是建立黄海区高时空分辨率三维海洋水动力环境数值预报系统的基本要求。 本文利用区域海洋数值模式Regional Ocean Modeling System(ROMS)模拟了黄海对不同频率风场的响应过程，对比分析了黄海的温度和环流分别在月、日和三小时平均的风场强迫频率下的时空分布和变化特征。由于黄海的冬季大部分海域的混合层直达海底，温度的垂向变化不大，本文重点关注了夏季黄海的情形。虽然季节平均的水平环流结构在所有的实验中差别不大，但夏季平均的温度场以及天气时间尺度下的水平和垂直流速对风场强迫的频率表现出了较高的敏感性。当提高风场的强迫频率后，在跃层处产生了风生的近惯性内波，有效增强了温度的垂向混合，使得夏季黄海的上混合层温度降低，而混合层以下温度升高。另一方面，高频风场激发了黄海大部分海域明显的流速近惯性振荡，它存在于整个水深范围内，在表层较强，具有垂向第一斜压模态的基本特征。近惯性振荡与大风过程关系密切，其强度在时间上具有间歇性。同时，在高频风场的强迫下，垂直速度的均方根变大。 由于近惯性振荡的强度与风应力的关系密切，本文选取了一次典型的大风过程，重点分析了在有无潮作用下黄海温度和流速的时空变化特征。结果表明，不管潮的存在与否，台风布拉万经过黄海后都引起了海表面降温现象和流速的近惯性振荡响应。但是强背景潮流显著影响着黄海对布拉万的响应过程:一方面，由于潮的存在，近岸较暖水体与远岸较冷水体之间会形成潮混合温度锋面，布拉万过后，暖水发生了明显的离岸扩张，尽管路径右侧的混合层降温更为显著，但是黄海西岸的暖水扩张更为明显;另一方面，潮的存在减弱了布拉万产生的近惯性振荡响应，混合层以及跃层以下的近惯性能量都因此衰减，半日潮流在黄海仍然占据主导地位。此外，布拉万对黄海较强的半日潮能的分布影响不大，黄海对布拉万的近惯性响应主要分布于黄海中部海域。
海洋温度;海洋环流;风场频率;振动响应;数值模拟
中国海洋大学
硕士
物理海洋学
李培良
2015
中文
P731
68
2016-01-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）