成果名称: 地形在西沙海域中尺度涡耗散中的作用
完成单位: 中国科学院南海海洋研究所
主要人员: 王强,李国敬,刘大年,肖福安,彭启华,李晗
介绍:

    ① 课题来源与背景; 西沙海域岛屿众多、地形复杂,同时也是中尺度涡高发区。该海区的环流结构、海洋生态环境等深受中尺度涡影响,并且中尺度涡的局地海气相互作用与华南地区的强降水、超强台风等灾害天气过程密切相关。众多理论及观测研究表明,地形对中尺度涡的生消、演变具有不可忽略的调制作用。但是,西沙海域地形-中尺度涡相互作用的规律和机制尚不清楚。因此,本项目紧密结合观测资料与数值模式,以西沙海域为关键研究区域,揭示西沙海域地形对中尺度涡的耗散作用及其动力机制。首先,利用大量的现场观测数据,结合遥感以及Argo等资料,阐明中尺度涡在与西沙地形碰撞的过程中,地形是如何影响其水平、垂向结构及其稳定性,从而给出中尺度涡在地形影响下的耗散特征;然后,从能量学的角度剖析各过程对中尺度涡耗散的贡献;最后,设计大量的数值试验,通过对能量方程、涡度方程的诊断,揭示西沙海域地形对中尺度涡的耗散机制。研究目的与意义;通过本项目的开展,给出南海北部环流与中尺度涡传播、演变的相关性,并揭示其动力机制。最终回答下述两个关键科学问题:南海北部环流与中尺度涡传播、演变的相关性以及南海北部环流与中尺度涡相互作用的动力机制。

    ② 主要论点与论据; 按照研究计划,项目组成员主要完成情况概述: (1)收集了大量南海北部现场观测数据、卫星遥感数据以及模式数据产品,利用涡旋识别算法识别了南海中尺度涡,通过信息匹配获取了南海北部中尺度涡数据集,并结合诊断分析、涡度诊断的方法,研究了南海北部中尺度涡演变规律、涡致跨陆坡运动特征以及中尺度涡与地形作用特征。 (2)调试多种数值模型,如三维原始数值模型、准地转模型、Tracer模式等,研究南海北部地形与中尺度涡相互作用特征,解析陆坡流、跨陆坡流运动的年际、季节以及季节内变化特征。 (3)结合涡旋加密观测、物理海洋学数据集、高分辨率海洋模式数据和数值敏感性实验,研究了吕宋海峡涡致高盐输入,发现了南海北部地形罗斯比波的存在及其传播特征,揭示了中尺度涡与地形相互作用是其产生的主要动力机制。

    ③ 创见与创新; 利用大量的现场观测数据进行中尺度涡的研究,给出在西沙海域复杂地形影响下,中尺度涡消亡的规律是本项目的特色。 虽然海洋观测数据日渐丰富,但是针对某一特定海域的长时间连续观测还是非常稀少的,本项目依托单位在西沙海域从2006年开始持续观测,并且观测强度逐年加强。观测手段既有连续的定点海流、温盐观测,也有大面观测,并且定点观测所覆盖的深度逐年增强,因此,本项目所收集的现场观测资料能够非常好的解析地形-中尺度涡相互作用的过程。

    ④ 社会经济效益,存在的问题; 本项目开展西沙海域地形对中尺度涡生消、演变影响的研究不仅可以加深对南海北部中尺度涡动力过程的理解,完善南海中尺度涡的动力学研究,为南海中尺度涡的预报提供重要的涡旋动力学理论依据,也为南海生物地球化学过程研究以及南海海洋环境安全提供重要的物理海洋学依据。

    ⑤ 历年获奖情况; 无 。

批准登记号:
登记日期: 2023-06-02
研究起止时间: 2018-01-01至2021-12-31
所属行业: 科学研究和技术服务业
所属高新技术类别:
评价单位名称: 国家自然科学基金委员会
评价日期: 2022-03-29