日本南部黑潮路径发生弯曲的最优前期征兆及其发展机制

基于正压出入流模式,利用条件非线性最优扰动(CNOP)方法研究初始异常的位置与模态对日本南部黑潮路径变异的影响。以模式模拟出的黑潮平直路径的平衡态作为参考态,计算CNOP,考察该扰动随时间的发展,并与随机扰动的发展进行对比。结果表明,CNOP能够导致黑潮弯曲路径发生,随机扰动则不能。因此,CNOP可以作为导致日本南部黑潮路径发生弯曲的一种最优前期征兆。通过分析CNOP和随机扰动的发展过程,可以得出:(1)CNOP使黑潮发展成弯曲路径的过程是一个气旋涡向下游传播并增长的过程。(2)气旋涡的向东传播都是非线性项的作用,也就是涡度平流造成的。(3)CNOP和随机扰动发展过程中所产生的气旋涡均会传播到下游区域,但是CNOP产生的气旋涡能够增强,最终导致弯曲路径发生,而随机扰动产生的气旋涡则会减弱,并不能导致弯曲路径发生。分析发现,在CNOP实验中,非线性作用使气旋涡增大;但在随机扰动实验中,非线性作用使气旋涡减弱,所以非线性作用对日本南部黑潮路径发生弯曲有重要影响。(4)底摩擦效应对日本南部黑潮路径变异影响较小。本文揭示的黑潮路径发生弯曲的最优前期征兆及其非线性发展机制,对提高黑潮路径变异的预报技巧具有重要意义。