冬季大風(fēng)過程下渤黃海水位低頻波動(dòng)及黃海暖流機(jī)制研究.pdf

1、本文基于觀測獲得的北黃海水位低頻波動(dòng)和海流震蕩現(xiàn)象,結(jié)合渤海三個(gè)海洋站余水位長期資料和ROMS數(shù)值模式,建立了一個(gè)能夠精確刻畫渤黃海冬季水位低頻波動(dòng)和海流震蕩現(xiàn)象的數(shù)值模型。通過多年份10次水位低頻波動(dòng)過程的模擬和驗(yàn)證,證實(shí)了冬季渤黃海水位低頻波動(dòng)并非偶發(fā),而是渤、黃海冬季一種較為常見的水文現(xiàn)象,其減水極值范圍最南可達(dá)31°N。相對于海表氣壓、熱通量等因素,風(fēng)應(yīng)力是造成冬季渤黃海海區(qū)水位低頻波動(dòng)主要原因。渤黃海海域(29° N以北,13

2、0°以西)的局地風(fēng)的影響是產(chǎn)生水位波動(dòng)的必要條件。通過對風(fēng)向和風(fēng)區(qū)的討論,沿岸風(fēng)應(yīng)力分量最大的西北風(fēng)對形成渤黃海減水現(xiàn)象更為有利,北風(fēng)次之,東北風(fēng)幾乎不能形成水位下降。從風(fēng)區(qū)方面來看,渤海、北黃海局地風(fēng)的影響較小,水位下降的主要原因是南黃海風(fēng)應(yīng)力引起的海面變化導(dǎo)致的壓強(qiáng)梯度差對海水的抽吸作用。南黃海減水現(xiàn)象主要由局地風(fēng)的影響控制。渤黃海海域的減水現(xiàn)象同時(shí)也受臨近黃海的東海上空的風(fēng)應(yīng)力的影響。定常風(fēng)無法激發(fā)水位低頻波動(dòng)和海流震蕩現(xiàn)象,時(shí)變

3、的經(jīng)向風(fēng)的影響是極其重要的。
　　冬季渤黃海水位低頻波動(dòng)是經(jīng)向風(fēng)應(yīng)力引起的海面傾斜與北風(fēng)松弛后壓強(qiáng)梯度力激發(fā)的開爾文波共同作用的結(jié)果。北風(fēng)增強(qiáng)的階段,表現(xiàn)為海面傾斜占優(yōu)。而在北風(fēng)松弛的階段,開爾文波的影響占優(yōu),沿西(東)邊界向南(北)傳播的開爾文波是造成水位變化的主要原因。緯度方向上水深的變化無法改變波動(dòng)的本質(zhì),只對波動(dòng)的振幅起作用。
　　海流震蕩的本質(zhì)機(jī)制是大風(fēng)影響下的風(fēng)海流和大風(fēng)松弛后激發(fā)的沿西(東)岸向南(北)傳播的開

4、爾文波的共同作用。海流震蕩與水位低頻波動(dòng)被同一機(jī)制控制,觀測和模擬中水位低頻波動(dòng)和海流震蕩耦合發(fā)生的現(xiàn)象是由其本質(zhì)決定的必然結(jié)果。作為同種機(jī)制的不同表現(xiàn)形式,兩者的極值影響范圍類似,水位低頻波動(dòng)可以作為海流震蕩現(xiàn)象的佐證,這對研究冬季渤黃海環(huán)流系統(tǒng)具有十分積極的作用。
　　冬季黃海暖流并不是北風(fēng)松弛引起的間歇補(bǔ)償流,而是具有“穩(wěn)定模態(tài)”和“正壓模態(tài)”兩個(gè)模態(tài)的較為穩(wěn)定的流動(dòng)。在無劇烈的大風(fēng)過程時(shí),黃海暖流表現(xiàn)為“穩(wěn)定模態(tài)”,而在冬

5、季劇烈的偏北風(fēng)影響下,“穩(wěn)定模態(tài)”的黃海暖流消失,海流表現(xiàn)為強(qiáng)北風(fēng)控制表底一致的南向流。大風(fēng)松弛階段,黃海暖流表現(xiàn)為表底一致且流速增強(qiáng)的“正壓模態(tài)”。通過正壓模型的分析,海流震蕩對邊界區(qū)高緯度水體的南向移動(dòng)和中心區(qū)低緯度水體的北向移動(dòng)是有利的。
　　通過對渤海斷面和南、北黃海分界線斷面的水通量和鹽通量的研究可知,在發(fā)生水位低頻波動(dòng)時(shí),渤海水位下降主要是由水量流失造成的,開爾文波的影響十分微弱。而在水位恢復(fù)的過程,鹽通量的變化證明高