跨陆架锋水交换的数值研究
本文对浅海陆架锋的跨锋面水交换进行了数值研究，分别对南海北部陆架锋和南黄海的潮汐锋进行了数值模拟，利用模拟的结果揭示了跨锋面垂向环流的主要特征和跨锋面水交换的物理机制。
本文采用POM模式对冬季南海北部陆架锋区进行了三维斜压的数值模拟，本文是首次对南海北部陆架锋进行了三维数值模拟，并对跨锋面水交换进行了量化。结合走航观测资料，卫星资料，地波雷达资料等对该海域的海洋锋进行了系统全面的整理和研究，这些数据也作为检验数值模拟是否成功的依据。在验证模拟和实测符合良好的基础上，本文以模拟的结果为主，结合观测资料，对南海北部陆架锋的特征，垂向环流结构，跨锋面水交换量等着重进行分析和探讨，同时设计了数值试验，把各个物理因子参数化，通过试验探讨跨锋面水交换的物理机制，得到一系列有意义的结论：
1)从模拟的结果来看，陆架锋的位置沿30m-40m等深线分布，锋面强度大约为1℃/nm，跨锋面垂向是双圈环流结构。从观测的结果来看，跨锋面的断面也是典型的双圈环流结构，控制锋面两侧水平环流的流系是广东沿岸流和南海暖流，这两支流动对锋面的位置和强度起很重要的作用。
2)通过观测估算的跨锋面水交换量为1.5Sv，上层厚大约为25-30m，水流方向向岸，底层厚大约为5-10m，流速方向向外海。通过模拟的结果而估计的跨锋面水交换量大约为1.89Sv，平均速度向岸大约7-8cm/s。
3)通过对跨锋面机制的探讨，作者认为南海北部陆架锋跨锋面水交换有两个分量：其中非锋生的机制是风的影响，风海流本身就有跨锋面的分量，而风的变化造成了锋面两侧流系的变化也对跨锋面水交换有影响；另一个跨锋面的流动分量是锋面本身造成，最主要的控制机制是锋面的斜压不稳定。
本文也是首次对不同锋面的垂向环流结构进行了比较。采用三维陆架海模型(HAMSOM)对黄海潮汐锋进行了数值模拟，利用模拟结果探讨了不同锋面跨锋面水交换的不同的物理控制机制。作者得到的结论是：
1)黄海潮汐锋处在一个强潮海区，潮流的非线性作用是跨锋面水交换的主要控制机制；南海北部陆架锋处于弱潮海区，风和斜压不稳定是跨锋面水交换的只要控制机制；
2)就锋面的水平环流结构而言，黄海潮汐锋的射流结构非常明显，而南海的锋面速度剪切无论是观测还是模拟中都不明显。就跨锋面的垂向环流结构而言，黄海潮汐锋的垂向环流是一个多环结构，而南海北部陆架锋是比较典型的双环结构。
3)黄海潮汐锋和南海北部陆架锋的跨锋面水交换主要在上层(25m以上)，但是这两种锋面的底层跨锋面水交换都不能忽视，因为底层物质的输运对于陆架上的物质的长期输运更加重要。
跨锋面水交换;陆架锋;数值模拟;南海北部;黄海;物理海洋学;大气物理学;气象学
中国海洋大学
博士
物理海洋
孙文心;魏皓
2005
中文
P401;P732
124
2006-07-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）