《波浪對西邊界流流量的影響研究》是依託中國海洋大學，由吳克儉擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：波浪對西邊界流流量的影響研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：吳克儉
- 依託單位：中國海洋大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
大洋環流西向強化是大洋風生環流的一個顯著特徵；2002年，Chen 等(2002)通過分析衛星測風數據（QUICKSCAT，NSCAT）和衛星測波資料(TOPEX)發現，大洋涌浪東邊界強化是全球波浪分布的一個顯著特徵。世界大洋中大部分西邊界流的流量理論計算值遠低於現場觀測值，至少對世界大洋中最著名的兩支西邊界流-太平洋的黑潮和大西洋的灣流是如此。目前，國際上沒有人研究過大洋涌浪東邊界強化的動力學意義，也沒人關注到大洋東邊界涌浪誘導的質量或體積輸運可能對西邊界流輸運產生的影響。本項目基於大洋東邊界涌浪強化這一觀測事實，以及大洋東邊界波浪誘導的輸運存在指向赤道的分量、從而與Ekman 輸運同向的事實，旨在研究波浪對西邊界流的流量貢獻。企圖通過此項目研究，揭示波浪在西邊界流流量特徵及其變化等方面所起的作用，進而揭示波浪對驅動大洋環流的貢獻，為進一步改進大洋環流模式和探索波浪的氣候學意義做準備。
結題摘要
本研究結合再分析數據，從物理機制上對科氏-斯托克斯力（CSF）的作用進行了闡述，從水體輸運的角度比較了波浪輸運對大洋上層環流和西邊界流的影響，並提出波浪抽吸的概念模型。在副熱帶30°緯帶附近海域，波浪的水體輸運南北方向可達Ekman輸運的50%以上，波浪輸運占黑潮流量的比例年均5%左右，波浪的貢獻有正有負。波浪誘導的表面應力導致的波浪抽吸作用在兩半球高緯帶更加顯著。根據波浪在南大洋西風帶最為強烈的特徵，系統研究了波浪誘導的向水體的能量輸入。由於在經典Ekman理論中加入了波浪誘導的CSF，造成了總能量輸入的增加值（52.05GW），該值占風能輸入到經典Ekman層能量的6.5%。波浪信號同樣存在於南極繞極波中，存在4-5年東向傳播周期，在南大洋不同海域的特徵有區別。 將CSF簡化為波浪誘導的表面應力，以海浪模式WWATCH3（WW3）模擬的海浪參數為輸入，驅動大洋模式HYCOM，研究其對上混合層溫度的影響。結果表明，波浪平流熱輸送作用在高緯度海區（南北緯 ）對混合層溫度變化率貢獻量值較大；加入波浪平流熱輸送作用後，整體混合層溫度變化率改變數值的全球平均值能夠達到6%以上。考慮波浪影響的模式結果對SST的模擬與Argo實測海溫更接近。將Stokes漂流的大尺度CSF和小尺度渦度力（SVF）加入到大洋模式POM中，研究Stokes漂流對海洋上層流場、垂向混合係數和溫度的影響。結果表明，由於Stokes漂流的存在，大洋表層流場結構、水體的輸運分布有所改變，垂向混合係數加強，垂向溫度分布更均勻，且在高緯度海域比低緯度海域更加明顯。採用HYCOM和WW3進行全球範圍、南海及西北大西洋範圍流場、溫度場和混合過程的模擬，結果顯示在大洋大多數海域，波浪Stokes輸運的方向與CSF導致的垂向積分的輸運不同；CSF誘導的輸運顯示出月變化，且CSF的作用在中尺度渦較強的區域比弱流場區域更加重要。基於POM模式、海浪模式SWAN的雙向浪流耦合模擬在台灣附近海域的結果表明，CSF同樣對表層流場產生影響；在中尺度渦較強的區域波流耦合的作用更明顯；在波流耦合作用影響下的台灣貫穿流流量比例平均可達3.75%。項目首次研究了波浪CSF在上混合層溫度變化中的作用，並綜合分析了波浪Stokes漂流在海洋動力、熱力過程中的水平、垂向作用。
