地中海涡旋的垂向结构与物理性质

本文利用地震海洋学新的反演结果,对地中海涡旋的温度、密度、声速以及波阻抗等物理性质进行了详细的分析与讨论,特别对地中海涡旋的一些细结构、混合过程进行了相关描述.研究分析取得以下认识:(1)涡旋具有涡旋核心水与涡旋混合水双层结构,这种结构特征可以在温度图、声速图和波阻抗图中识别出来;(2)涡旋核心水并不是均匀的稳定结构,内部有微弱的混合作用;(3)在涡旋上部以及周围边缘区域,海水的混合比较复杂;在涡旋下部边缘区域,除了有小尺度的盐指混合,内波也是非常重要的动力混合作用;(4)海水密度在涡旋核心水的分布比较稳定,成层性较强,在混合水区域由于不同的混合作用及其强烈程度不同,会发生波动甚至反转;(5)涡旋本身并不是一个严格对称的结构,涡旋与背景海水的上部以及周围边界比较模糊和复杂,而涡旋下部边界则比较明显.地震海洋学反演提供的涡旋物理性质数据能够为涡旋进一步的研究提供更为准确、更高精度以及更高分辨率的参考数据,同时对涡旋的运动学以及动力学研究提供了更进一步的研究方法和研究方向.

海水物性对地震反射系数的相对贡献

地震剖面与海水物性之间的关系是地震海洋学亟待研究的关键问题之一.本文选取地中海涡旋、各大洋不同纬度和南海东北部不同月份的三组CTD资料,按海域、季节和深度对法向相对贡献进行计算和分析,并从地中海涡旋CTD资料中选取典型温盐界面进行非法向相对贡献的研究.结果表明声速和温度的平均法向相对贡献随着海域、季节和深度呈相似性变化,其变化范围主要由相邻海水团之间的物性差异决定,分别为78%～94%和74%～98%.声速和温度(密度和盐度)的非法向相对贡献随着入射角的增加而增大(减小).用于反演的叠前地震数据应尽量包含较宽入射角范围的道集,特别是对于相对贡献较小的密度和盐度,包含小入射角的地震道对提高反演结果的精度尤为重要.通过对比地中海涡旋的Turner角剖面和相对贡献结果,发现Turner角对相对贡献具有很好的指示作用,其密度和盐度相对贡献较大的区域对应于Turner角为-45°的双稳定区域与扩散对流区域的边界附近,在此区域的密度比为零或较小.南北极附近海域的密度比较小,从而导致高纬度站位出现声速和温度相对贡献偏小的现象.南海东北部冬季表层海水的温度和声速相对贡献偏大则可能是由于黑潮侵入导致海水层温度差异及密度比变大引起.

利用反射地震数据和XBT数据联合反演海水的温盐分布

利用地震数据反演海水的温盐分布是地震海洋学研究的一个重要方向.本文分析了采集于伊比利亚半岛西南缘海域的GOLR12低频地震数据和同步观测的XBT(eXpendable BathyThermograph)、CTD(Conductivity-Temperature-Depth)资料,将叠后约束波阻抗反演方法应用到海水温度、盐度剖面的计算当中,计算结果显示这种反演方法可以提供水平分辨率为6.25m的温度和盐度资料,温度的精度约为0.16℃,可以为物理海洋学研究提供高横向分辨率的基础数据.

海洋中尺度涡旋表面特征和三维结构研究进展

海洋中广泛存在的中尺度涡旋对动量、能量、热量和物质传输起着至关重要的作用。详细介绍了利用卫星高度计资料识别中尺度涡的闭合等值线、Okubo-Weiss数、绕角和流矢量的方法。结果表明,绝大部分涡旋都呈近刚性旋转的非线性特征,生命周期大于等于16周涡旋的平均寿命、传播距离、振幅和半径分别为32周、550 km、8 cm和90 km。重点介绍了结合卫星高度计和Argo浮标资料合成中尺度涡三维结构的方法。受生成地和移动到当地海洋温盐背景场的共同作用,涡旋呈现不同的三维结构。从演变角度简单介绍了墨西哥湾的回流环和大西洋的地中海涡旋的基本特征。最后,对中尺度涡研究的难点问题,如次中尺度过程、中尺度涡能量耗散和次表层涡旋等进行讨论,并提出今后应从中尺度涡立体化、机动性观测,中尺度涡多学科融合式观测以及多尺度相互作用等方面开展突破性研究。