南海北部跨陆架输运的变化及中尺度涡对叶绿素的影响

论文摘要

南海中尺度过程盛行,例如,中尺度涡、跨陆架输运、射流、锋面与沿岸上升流等。本文主要研究南海北部跨陆架输运的变化及中尺度涡对叶绿素的影响,对观测数据缺乏的近岸海域动力学研究具有重要意义,并更加深入了解中尺度涡在海洋生态学的作用。本文使用1993年3月至2016年9月卫星高度计数据研究南海北部跨陆架输运的季节循环和年际变化。首先,通过沿轨卫星高度计数据反演沿岸地转流异常,其与附近的ADCP实测数据对比一致。然后,将沿岸地转流异常沿着卫星高度计地面轨道从海岸线积分至200米等深线获得沿陆架输运异常,结果显示,沿陆架输运异常从4月至8月为东北向输运,从10月至2月为西南向输运,这与该海域前人的研究一致。假设通过每条卫星高度计地面轨道的沿陆架输运长期平均相等,根据目标控制体内辐聚辐散的原则,跨陆架输运为通过两相邻卫星高度计轨道的沿陆架输运异常之差,结果显示,南海北部6月为离岸输运,10月为向岸输运。卫星高度计和ADCP估算的跨陆架输运对比良好,特别是当该海域中尺度过程和径流量输入很小时。我们进一步使用多元线性回归重构南海北部跨陆架输运,结果表明,季节循环是驱动南海北部跨陆架输运的主要因素,厄尔尼诺和风具有第二作用,珠江径流量和黑潮入侵对珠江口附近跨陆架输运有重要影响。基于2003年1月至2016年12月中尺度涡数据集和叶绿素数据,本文还研究了南海北部中尺度涡对海表面叶绿素影响随着中尺度涡生命周期的变化。首先对叶绿素进行预处理,提高叶绿素在南海的覆盖率,并提取由于中尺度涡引起的叶绿素变化信号。之后,合成南海北部两个海域(吕宋海峡、吕宋岛西北侧)生成的中尺度涡生命周期内叶绿素的变化。结果表明,吕宋海峡气旋涡生成时由于源地原因具有很高的叶绿素,随着气旋涡西向运动叶绿素迅速降低,而后保持相对稳定直到气旋涡消亡时叶绿素升高。吕宋岛西北侧气旋涡生成后涡内叶绿素逐渐升高并保持相对高值,直至气旋涡消亡时叶绿素降低。反气旋涡内叶绿素变化明显弱于气旋涡,吕宋海峡反气旋涡生成后叶绿素迅速减小,然后保持平稳,最后逐渐回升。通过量化南海北部影响中尺度涡生命周期内叶绿素变化的不同机制(涡对流、涡携带、涡抽吸和涡致埃克曼抽吸),结合不同机制的变化趋势和机制引起叶绿素变化的空间分布,与中尺度涡生命周期内叶绿素变化经验正交函数分解结果进行对比。结果表明,吕宋岛西北侧生成的气旋涡内叶绿素分解的第1模态方差贡献率为43.80%,其空间分布为正值占主导的单极子分布,该模态主要受涡抽吸影响,涡抽吸引起的上升流能够引起叶绿素升高,并且这种强化作用在气旋涡生命周期的一半时达到最强;而吕宋海峡生成的气旋涡内叶绿素分解的第2模态和第3模态方差贡献率之和为34.06%,前者是涡对流通过搅拌作用引起涡边缘叶绿素变化,后者受涡对流和线性埃克曼抽吸影响。吕宋海峡生成的反气旋涡内叶绿素分解的第1模态空间部分为负值,时间系数先增大后减小,但一直为正,该模态是由于涡携带和非线性埃克曼抽吸在反气旋涡生成后经历了先增强再逐渐减弱的变化趋势,从而对叶绿素产生同样变化的抑制作用;第2模态受涡抽吸影响。

论文目录

致谢

摘要

Abstract

术语

1 引言

1.1 南海概况

1.2 研究意义与研究现状

1.2.1 跨陆架输运

1.2.1.1 研究意义

1.2.1.2 研究现状

1.2.2 中尺度涡对叶绿素的影响

1.2.2.1 研究意义

1.2.2.2 研究现状

1.3 卫星海洋遥感的发展

1.3.1 卫星高度计的发展

1.3.2 海洋水色遥感的发展

1.4 本文研究内容及结构

1.4.1 跨陆架输运

1.4.2 中尺度涡对叶绿素的影响

1.5 本文创新之处

2 数据和方法

2.1 跨陆架输运

2.1.1 沿轨海平面异常

2.1.2 地转流异常

2.1.3 风速

2.1.4 其它数据

2.2 中尺度涡对叶绿素的影响

2.2.1 叶绿素

2.2.2 中尺度涡与海表面温度

2.2.3 中尺度涡对叶绿素的影响机制

2.2.4 经验正交函数

3 结果

3.1 海平面异常与地转流异常

3.1.1 海平面异常

3.1.2 地转流异常

3.1.3 反演地转流异常的验证

3.2 中尺度涡对叶绿素的影响

3.2.1 中尺度涡和叶绿素分布

3.2.2 中尺度涡引起的叶绿素变化

3.2.3 中尺度涡生命周期内叶绿素变化

3.2.4 中尺度涡生命周期内各机制变化

3.2.4.1 环绕速度变化

3.2.4.2 非线性强度变化

3.2.4.3 海平面异常变化

3.2.4.4 线性埃克曼抽吸变化

3.2.4.5 非线性埃克曼抽吸变化

4 讨论

4.1 体积输运

4.1.1 沿陆架输运异常

4.1.2 跨陆架输运

4.1.3 跨陆架输运的控制因素

4.2 中尺度涡对叶绿素的影响

4.2.1 叶绿素的经验正交函数分析

4.2.2 气旋涡对叶绿素的影响

4.2.3 反气旋涡对叶绿素的影响

4.2.4 研究方法的局限性

5 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

作者简历

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 刘金

导师: 袁野平

关键词: 南海北部,跨陆架输运,卫星高度计,地转流,季节循环,中尺度涡,叶绿素,涡抽吸,涡致埃克曼抽吸,经验正交函数

来源: 浙江大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 海洋学,环境科学与资源利用

单位: 浙江大学

分类号: X55

总页数: 85

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南海北部跨陆架输运的变化及中尺度涡对叶绿素的影响

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