冬季大風過程下渤黃海水位低頻波動及黃海暖流機制研究.pdf

1、本文基于觀測獲得的北黃海水位低頻波動和海流震蕩現(xiàn)象,結合渤海三個海洋站余水位長期資料和ROMS數(shù)值模式,建立了一個能夠精確刻畫渤黃海冬季水位低頻波動和海流震蕩現(xiàn)象的數(shù)值模型。通過多年份10次水位低頻波動過程的模擬和驗證,證實了冬季渤黃海水位低頻波動并非偶發(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31°N。相對于海表氣壓、熱通量等因素,風應力是造成冬季渤黃海海區(qū)水位低頻波動主要原因。渤黃海海域(29° N以北,13

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

3、的經向風的影響是極其重要的。
　　冬季渤黃海水位低頻波動是經向風應力引起的海面傾斜與北風松弛后壓強梯度力激發(fā)的開爾文波共同作用的結果。北風增強的階段,表現(xiàn)為海面傾斜占優(yōu)。而在北風松弛的階段,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的本質,只對波動的振幅起作用。
　　海流震蕩的本質機制是大風影響下的風海流和大風松弛后激發(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被同一機制控制,觀測和模擬中水位低頻波動和海流震蕩耦合發(fā)生的現(xiàn)象是由其本質決定的必然結果。作為同種機制的不同表現(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松弛引起的間歇補償流,而是具有“穩(wěn)定模態(tài)”和“正壓模態(tài)”兩個模態(tài)的較為穩(wěn)定的流動。在無劇烈的大風過程時,黃海暖流表現(xiàn)為“穩(wěn)定模態(tài)”,而在冬

5、季劇烈的偏北風影響下,“穩(wěn)定模態(tài)”的黃海暖流消失,海流表現(xiàn)為強北風控制表底一致的南向流。大風松弛階段,黃海暖流表現(xiàn)為表底一致且流速增強的“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和中心區(qū)低緯度水體的北向移動是有利的。
　　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)生水位低頻波動時,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。而在水位恢復的過程,鹽通量的變化證明高