黑潮延伸體與熱帶西太平洋區(qū)側向渦擴散系數的時空分布特征.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)渦旋所造成的側向混合過程有重要科學意義。目前，已有多種方法可用于側向渦擴散系數的觀測或估計: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，結合Argo鹽度剖面數據與ECCO2模式的流速數據計算研究海區(qū)的側向渦擴散系數，并以此分析兩個區(qū)域內的側向混合長度、渦旋流速以及側向渦擴散系數的三維結構，以及側向渦擴散系數的影響因素。
　　對黑潮延伸體側向混合長度、渦旋流速以及側向渦擴散系數的分析表明，在黑潮延伸體區(qū)渦旋流速與側向渦擴散系數均在主流區(qū)附近達到局地極大值，而側向混合長度的極大值位于黑潮主流區(qū)外，且側向混合長度與側向渦擴散

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

4、析。結果表明: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，側向渦擴散系數的極大值基本與臨界層深度相對應，但側向渦擴散系數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，且強平均流對側向渦擴散系數的抑制作用基本消失，在平均流核心處側向渦擴散系數達到最大值;在熱帶西太平洋區(qū)，臨界層深度與側向渦擴散系數的極大值區(qū)不存在對應關系;在棉蘭老渦影響范圍內，側向渦擴散系數受棉蘭老渦影響較大，平均流對側

5、向渦擴散系數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)出對側向渦擴散系數的抑制作用;在赤道潛流的核心區(qū)（南北緯2°以內），側向渦擴散系數受平均流抑制作用明顯。
　　為探討基于Argo鹽度數據的側向混合長度計算方法的準確性與合理性，本文將其計算結果與基于渦旋直徑的理論側向混合長度進行了對比分析。結果表明:在黑潮延伸體與熱帶西太平洋區(qū)，前者在數值上要大于后者，且無論是否有顯著海底地形變化，在平均流核心位置