热带气旋在南海西沙上层海洋激发的近惯性振荡特征研究

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上层海洋对热带气旋过境的一个很重要的动力学响应,就是近惯性响应。上层海洋对热带气旋的近惯性响应,是指当热带气旋从海洋上方掠过之时,会在其下海洋的水平流速中激发出显著的近惯性振荡。过境热带气旋所携带的部分能量将会在这一过程中转化为海洋的近惯性动能,从而部分实现热带气旋向海洋输入机械能。在一些情况下,海表从热带气旋获得的近惯性动能将会以近惯性内波的形式传递至海洋深层,从而对深层海洋造成影响。目前对于热带气旋激发近惯性振荡的现象及机制已在如火如荼地进行之中。但是多数只是对一两个热带气旋过境的情况进行分析探讨,很少有对三个以上的。这样会使得对这一现象的总体特征把握不到位,甚至出现一些错误的认识。鉴于此,本文依托一个锚定在南海西北部西沙深水海域的长时间连续观测的声学多普勒流速剖面仪(acoustic Dopplercurrent profiler,简称ADCP)所获得的潜标数据,对从此观测点掠过的16个热带气旋在上层海洋水平流速中激发的近惯性振荡进行了系统而全面的特征描述及机制分析,并对一些个例进行了详细分析探讨,以期加深对这一现象的认识。  研究结果表明,热带气旋过境,在强迫阶段激发的显著近惯性振荡主要有两种形式,一种是仅存在于上混合层中,另一种是瞬时穿过上混合层底进入海洋深层。这一阶段显著近惯性振荡的产生,确实如以往的文献所达成的共识,大气的因素(外部强迫因素)——局地风的变化是主要的。通过对MIRINAE的个例分析,我们发现,冬季风潮能够辅助弱而远的热带气旋对局地风产生较大影响,从而在观测点激发显著近惯性振荡。同时,通过对CONSON和MINDULLE的对比分析,我们发现,最终能否观测到显著近惯性振荡,除了依赖大气因素——局地风变化外,还依赖另一个大气因素——海平面气压骤降,以及海洋因素——海洋层结和地转涡度。  松弛阶段的显著近惯性振荡也主要有两种形式,一种是上混合层中的显著近惯性振荡在做阻尼振荡的同时,缓慢向下传播,另一种是在强迫阶段几乎瞬时穿过上混合层底进入海洋深层的显著近惯性振荡,在松弛阶段在各自的深度上也同时进行着阻尼振荡。这两种形式可能会在时间演变中相遇而使得近惯性振荡得以增强。海洋的因素(内部演变因素)——不同形式、不同来源的近惯性振荡间的相互作用,是松弛阶段显著近惯性振荡产生的主要因素,如果热带气旋在强迫阶段激发的近惯性振荡足够显著,则Gill(1984)关于松弛阶段的理论是主要的。
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