孟加拉灣上層環(huán)流及其變異研究.pdf

1、孟加拉灣作為東北印度洋的邊緣海，是印度洋水汽北向輸送的重要通道，又是我國(guó)未來大西南能源通道的可選航道，因此對(duì)孟加拉灣海洋學(xué)的研究具有重要意義。由于孟加拉灣海上觀測(cè)甚少，以往的工作多限于數(shù)值模擬研究和個(gè)別航次的分析。因此，迄今為止人們對(duì)該海區(qū)環(huán)流及其變化認(rèn)識(shí)尚有限，國(guó)內(nèi)對(duì)此的研究則幾近空白。 本論文首先分析了孟加拉灣的水文特征，然后以衛(wèi)星高度計(jì)資料為主，分析了1993～2004年十多年間孟加拉灣上層環(huán)流季節(jié)、年際變動(dòng)特征和規(guī)律。在

2、此基礎(chǔ)上，探討了孟加拉灣上層環(huán)流對(duì)季風(fēng)變化和大洋濤動(dòng)(厄爾尼諾和南方濤動(dòng)事件(ENSO)及印度洋偶極子事件(IOD))的響應(yīng)規(guī)律和機(jī)制。此外，我們還利用SVP漂流浮標(biāo)資料結(jié)合高度計(jì)資料探討Wyrtki急流的變化規(guī)律、機(jī)制，并討論孟加拉灣中尺度海洋現(xiàn)象。 分析表明，孟加拉灣上層環(huán)流主要包含了半年、年周期以及年際(主要為2a及3～7a的波動(dòng))等多尺度變異，除年周期主要是受本地風(fēng)場(chǎng)驅(qū)動(dòng)外，其他變異均受赤道印度洋的顯著影響，沿岸開爾文波

3、是這些變異信號(hào)向?yàn)硟?nèi)傳遞的主要通道。在本地季風(fēng)(主因)和Wyrtki急流造成的赤道水位半年波動(dòng)(外海強(qiáng)迫)共同驅(qū)動(dòng)下，灣內(nèi)環(huán)流的周年變化呈獨(dú)特的三階段演變特征。不同于周年變化，孟加拉灣環(huán)流的年際變化主要是受赤道水位波動(dòng)的影響，其中ENSO事件及IOD事件是最主要兩個(gè)強(qiáng)迫源，除了沿岸開爾文波外，ENSO事件和IOD事件還分別通過孟加拉灣本地風(fēng)場(chǎng)以及印度季風(fēng)漂流的變異對(duì)灣內(nèi)施加影響。在孟加拉灣，西邊界區(qū)不僅是流系季節(jié)和年際波動(dòng)最強(qiáng)的海域，亦

4、是中尺度渦最活躍的海域。具體結(jié)論如下： 1.孟加拉灣上層環(huán)流的周年演變可分為三個(gè)階段：在東北季風(fēng)后期(1～4月)，灣內(nèi)受海盆尺度強(qiáng)反氣旋式環(huán)流控制；在西南季風(fēng)期(5～9月)，形成南北相間的三渦格局；而在東北季風(fēng)前期(10～12月)則表現(xiàn)為海盆尺度的弱氣旋式環(huán)流。環(huán)流三階段演變主要是灣內(nèi)大尺度風(fēng)應(yīng)力旋度場(chǎng)的變化造成的。外海強(qiáng)迫對(duì)灣內(nèi)環(huán)流周年變化的影響主要來自印度季風(fēng)漂流和由Wyrtki急流造成的赤道水位半年波動(dòng)。其中，秋季W(wǎng)yrt

5、ki急流在1月前后消退所激發(fā)的“涌升流型”沿岸開爾文波可能是觸發(fā)此間環(huán)流形態(tài)轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵因素。 2.孟加拉灣海面高度年際變化有明顯的2a及3～7a的波動(dòng)，海面高度年際變化主要是赤道大尺度風(fēng)場(chǎng)年際變化所致，并通過沿岸開爾文波向?yàn)硟?nèi)傳遞。孟加拉灣海面高度年際變化最主要的兩個(gè)模態(tài)分別體現(xiàn)為對(duì)ENSO事件和IOD事件的響應(yīng)。ENSO事件對(duì)研究海區(qū)海面高度的影響要強(qiáng)于IOD事件，且通過大氣(本地風(fēng)場(chǎng))和海洋(赤道印度洋)兩條途徑作用于孟加拉

6、灣。IOD事件主要通過海洋途徑(沿岸開爾文波和印度季風(fēng)漂流)作用于孟加拉灣，其影響僅局限于灣口一帶。 3.浮標(biāo)資料分析顯示，與春季相比，秋季W(wǎng)yrtki急流更強(qiáng)，流幅更寬，流軸稍偏南。Wyrtki急流首先出現(xiàn)在赤道印度洋中部(75°E～80°E)，隨后沿著赤道向西傳播。急流的西向傳播現(xiàn)象在高度計(jì)資料上同樣可見，高度計(jì)資料所揭示的西向傳播發(fā)生在赤道印度洋西部55°E～75°E之間，傳播速度約為0.6m/s。分析表明，急流的西向傳播

7、主要是由赤道緯向風(fēng)應(yīng)力所驅(qū)動(dòng)，但傳播速度稍慢于緯向風(fēng)的傳播速度。在赤道印度洋東、西邊界，局地緯向風(fēng)與流的相關(guān)性較差，特別是在赤道印度洋東部，雖然緯向風(fēng)向東傳播，但是急流信號(hào)的傳播特征并不清晰，表明緯向風(fēng)的驅(qū)動(dòng)作用已不具有支配性的影響。 4.孟加拉灣平均渦動(dòng)能最強(qiáng)的海區(qū)出現(xiàn)在灣西部，在此，渦動(dòng)能的高頻和低頻成分大體相當(dāng)。低頻渦動(dòng)能反映的是西邊界流及印度季風(fēng)漂流的季節(jié)和年際變化，高頻渦動(dòng)能反映的是中尺度渦的活動(dòng)，其中斯里蘭卡島東側(cè)的

8、高能區(qū)是由斯里蘭卡冷渦的活動(dòng)所致。此冷渦發(fā)生于每年的6～10月之間，斯島地形和強(qiáng)勁的西南季風(fēng)相互作用在斯島的背風(fēng)面形成的中尺度氣旋式風(fēng)應(yīng)旋度所引起的向上Ekman抽吸是成渦的主要原因。冷渦的平均位置偏北于風(fēng)應(yīng)力旋度中心，有1～2個(gè)緯距的偏差，這種偏差是由冷渦形成之后朝西北向運(yùn)動(dòng)造成的，基于β平面的簡(jiǎn)單渦旋傳播理論可以用于解釋此類運(yùn)動(dòng)。 5.沿岸開爾文波是赤道印度洋水位波動(dòng)信號(hào)向孟加拉灣傳遞的主要通道，除年波動(dòng)外，灣內(nèi)水位的半年和