印度尼西亚贯通流和暖池的变化特征与机制以及太平洋和印度洋混沌特性研究

【摘要】：本文对SODA 资料、Levitus 资料以及COADS 资料采用低通滤波和小波分析方法进行研究,确定了印度尼西亚贯通流(ITF)以及西太平洋暖池(WPPO)和印度洋暖池(WPIO)的季节、年际和年代际变化,进一步探讨了它们变化特征的主要形成机制。通过数值模拟研究了ITF 以及其各条通道的输运量和季节变化情况,ITF 对太平洋和印度洋流场和温度场的贡献以及分辨率对ITF 模拟的影响等问题。基于ITF 的数值模拟,进一步研究了太平洋和印度洋的混沌特性时空分布特征和季节变化,并对混沌现象发生的主导机制进行研究。 首先采用SODA 研究了ITF 的季节、年际和年代际变化特征。利用绕岛环流理论和大尺度压力梯度的观点与ITF 的变化相联系,对ITF 不同时间尺度上的主导机制进行研究。发现ITF 的长期输运量值主要由南太平洋和赤道太平洋的纬向风应力决定,但是年代际变化的相位主要决定于赤道地区的纬向风应力。在季节、年际和年代际变化尺度上,靠近新几内亚的暖池区与爪哇以南的区域之间的大尺度压力梯度均与ITF 的变化有很好的相关性。 其次,以Levitus 资料和COADS 资料为辅对热带西太平洋暖池和印度洋暖池的变化特征和机制进行研究。研究发现西太暖池表面积变化的主周期为:1 年、3.5 年、4.8 年、28 年,体积和热含量变化的主周期均为:1 年、4.8 年、9.5 年;印度洋暖池表面积变化的主周期为:0.5 年、1 年、4.8 年、28 年;体积和热含量变化的主周期为:1 年、4.8 年。印度洋暖池的变化相对高频。对暖池的热平衡计算表明ITF 是太平洋与印度洋热量收支的重要因子。太平洋的年代际变化主要与南边界热量输运的年代际变化有关,印度洋暖池的年代际变化则主要是由于底部热流量的年代际变化引起的。 再次,利用GFDL 的MOM2.2 进行数值模拟,对ITF 区域和热带地区采用高分辨率,设计进行了三个数值实验。HR 月平均风场驱动下,得到ITF 各条通道和印度洋入口处ITF 输运的季节变化。发现南海路径的输运量季节变化与其他 【关键词】：印度尼西亚贯通流 太平洋暖池 印度洋暖池 混沌特性 资料分析 数值研究
【学位授予单位】：青岛海洋大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2002
【分类号】：P731.2
【目录】：

• 致谢3-4
• 中文摘要4-6
• Abstract6-12
• 第一章 绪论12-40
• 1.1 引言12
• 1.2 前人研究12-33
• 1.2.1 热带太平洋动力学概况13-15
• 1.2.2 热带印度洋动力学概况15-17
• 1.2.3 关于印度尼西亚贯通流的研究17-27
• 1.2.3.1 ITF 的观测17-19
• 1.2.3.2 ITF 的驱动和影响机制19-21
• 1.2.3.3 关于ITF 的水源问题21-23
• 1.2.3.4 ITF的数值研究23-25
• 1.2.3.5 ITF以及相关的海洋和气候系统研究25-26
• 1.2.3.6 ITF 的研究总结26-27
• 1.2.4 关于暖池的研究27-29
• 1.2.5 海洋中混沌现象的研究29-33
• 1.3 本文拟研究的内容33-34
• 1.4 研究手段34
• 1.5 研究步骤34-36
• 第一章图36-40
• 第二章 ITF 变化特征以及形成机制探讨40-60
• 2.1 引言40-41
• 2.2 SODA 中ITF 的变化特征41-45
• 2.2.1 SODA 中ITF 的季节变化42-43
• 2.2.2 SODA 中ITF 的年际、年代际变化43-44
• 2.2.3 ITF变化主周期44-45
• 2.3 SODA中ITF的变化机制研究45-50
• 2.3.1 采用Godfrey绕岛环流理论对ITF 低频变化的解释45-48
• 2.3.2 ITF 与太平洋和印度洋的大尺度压力梯度变化48-50
• 2.4 小结50-51
• 第二章图51-60
• 第三章 西太平洋暖池和印度洋暖池变化特征及成因分析60-98
• 3.1 暖池的气候态特征61-65
• 3.1.1 暖池的年平均状态61-62
• 3.1.2 暖池的季节变化62-65
• 3.1.3 SODA 中暖池的气候态65
• 3.2 SODA中暖池的年际、年代际变化65-67
• 3.2.1 太平洋暖池的年际变化和年代际变化65-66
• 3.2.2 印度洋暖池的年际变化和年代际变化66-67
• 3.3 两大洋暖池变化特征的相关性分析67-70
• 3.3.1 太平洋暖池自身变化相关性分析67
• 3.3.2 印度洋暖池自身变化相关性分析67-68
• 3.3.3 太平洋暖池与印度洋暖池变化的相关性分析68-70
• 3.4 暖池热量收支的影响因素70-77
• 3.4.1 西太平洋暖池控制体热平衡计算71-74
• 3.4.2 印度洋暖池控制体热平衡计算74-77
• 3.4.3 小结77
• 3.5 暖池的年代际变化以及机制探讨77-80
• 3.5.1 太平洋暖池控制体77-78
• 3.5.2 印度洋暖池控制体78-79
• 3.5.3 太平洋与印度洋暖池区主温跃层的年代际变化79-80
• 3.6 本章小结80-83
• 第三章图83-98
• 第四章 印度尼西亚贯通流及其在太平洋和印度洋中作用的数值研究98-149
• 4.1 MOM 模式介绍99-104
• 4.1.1 MOM的理论基础和历史简介99-100
• 4.1.2 MOM 模式基本方程100-102
• 4.1.3 相关的基本假定以及物理意义102-103
• 4.1.4 网格设计103
• 4.1.5 模式中采用的边界条件和初始条件103-104
• 4.2 模式设置和数值实验的调试工作104-105
• 4.3 EXP1(全球模式 ITF 区域和热带地区高分辨率的模拟)105-113
• 4.3.1 年平均流场概况106-110
• 4.3.1.1 热带太平洋流场概况106-108
• 4.3.1.2 印度洋概况108-109
• 4.3.1.3 ITF 以及ITF 各通道的年平均概况109-110
• 4.3.2 流场的季节变化情况110-113
• 4.3.2.1 太平洋流场季节变化情况110
• 4.3.2.2 印度洋季节变化情况110
• 4.3.2.3 ITF 以及ITF 各通道的季节变化情况110-113
• 4.3.3 温度场的分布情况113
• 4.4 EXP2(封闭 ITF 通道的太平洋和印度洋流场概况)113-117
• 4.4.1 EXP2与EXP1年平均流场的差异113-114
• 4.4.2 EXP2与EXP1年平均温度场的差异114-116
• 4.4.3 小结116-117
• 4.5 EXP3(局地地形的分辨对 ITF 模拟的影响)117
• 4.6 小结117-119
• 第四章图119-149
• 第五章 太平洋与印度洋混沌特性数值研究149-178
• 5.1 混沌特性的判断与相关计算150-154
• 5.1.1 混沌特性的判断与强弱表征150-151
• 5.1.2 最大 Lyapunov 指数的计算原理151-154
• 5.2 MOM 模式中与混沌特性计算有关的设置154-155
• 5.3 数值模式中混沌特性的空间分布情况155-157
• 5.3.1 混沌特性分布随时间的发展变化155
• 5.3.2 混沌特性的空间分布规律155-157
• 5.4 热带太平洋和印度洋混沌特性空间分布的季节变化情况157
• 5.5 混沌特性区域的动力学和运动学特征157-158
• 5.6 与现有研究的对比158-160
• 5.6.1 与利用现有观测资料的研究对比158-159
• 5.6.2 与以往简单模式研究结果的对比159-160
• 5.7 讨论与结论160-162
• 第五章图162-178
• 第六章 全文总结与展望178-180
• 参考文献180-190
• 附录 A190-192
• 附录 B192

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