南海西边界流区域涡旋特征及两类冬季环流对涡致热输运的调制

本文基于观测数据和模式产品,探讨了南海西边界流(South China Sea western boundary current,SCSwbc)区域海洋涡旋的统计特征、涡致热输运并重点探讨了两类冬季环流形态及其风场分布对它们的影响。结果表明研究区域的涡旋气候态上存在旋转速度很强,半径较大,振幅略高于平均值的涡旋统计特征,其中气旋式涡旋(cyclonic eddy,CE)的占比约为56.8%。并且涡旋的生成和消亡主要发生在冬/春季,而涡旋的振幅、半径和旋转速度在夏/秋季发展到顶峰。年际时间尺度上,年平均经向风应力与反气旋式涡旋(anticyclonic eddy,AE)的振幅、半径、旋转速度和消亡均有较好的相关性,但与CE特征的相关性并不好。“O”型冬季环流模态下,风场和南海西边界流显著减弱,冬季环流在越南沿岸发生向东分支。涡旋在“O”模态下吸收平均流能量迅速发展,在越南沿岸东部地区产生了强的涡致热输运(eddy-induced heat transport,EHT)。同时,涡旋内部旋转速度减小且反气旋式涡旋个数减少;“U”型冬季环流模态下,情况则相反。

北太平洋西边界流研究综述

综述了近20年来国内外学者在研究北太平洋西边界流的平均结构及NEC分叉动力机制、NM K流系平均输运的分配及变化、NM K流系季节及年际变化规律及其与EN SO之间的关系、NM K流系在热带和亚热带水交换中的作用以及水团的平均分布特征等方面所取得的主要成果。通过分析,发现东亚季风、R ossby波和K e lv in波等是影响北太平洋西边界流的主要因素;而缺乏长期直接的海流观测资料是深入研究北太平洋西边界流遇到的最大障碍。

ENSO循环相联系的北太平洋低纬度异常西边界流

用SODA海洋同化和NCEP大气再分析资料,分析了热带太平洋次表层海温异常主要模态与北太平洋低纬度西边界流海域上层海洋环流和亚洲-北太平洋地区大气垂直和水平流场变化之间的关系,得到以下结果:(1)在热带太平洋海洋次表层ENSO事件具有两种模态,二者组合构成ENSO循环。第一模态为ENSO成熟期,主要出现在冬季,第二模态为ENSO过渡期,主要出现夏季。(2)ENSO循环对北太平洋低纬度西边界流区上层海洋环流有重要影响。在El Nio发展期或La Nia衰退期,该区出现气旋性异常环流,北赤道流(NEC)加强,NEC分叉位置北移,棉兰老海流(MC)加大,菲律宾以东黑潮(KC)减小,北赤道逆流(NECC)最强。在El Nio(La Nia)成熟期,该区气旋性(反气旋性)异常环流达最强,NEC最强(最弱),NEC分叉位置最北(最南),MC最大(最小),KC最小(最大),NECC减弱(加强)。在El Nio衰退期或La Nia发展期与El Nio发展期相反,该区出现反气旋性异常环流,由此导致相应流系异常发生反位相变化。(3)ENSO循环对北太平洋低纬度西边界流海域上层海洋环流的影响是通过ENSO事件期间热带太平洋热力状况异常改变上空大气环流来实现的。ENSO事件首先造成热带太平洋海洋热力状况异常,导致其上空对流活动异常,后者直接或间接通过"大气桥"能量传输引起相关地区大气环流场的变化,致使海面风应力场异常,进而强迫上层海洋环流场的相应变化。文章最后还分析了ENSO事件期间菲律宾附近异常反气旋或异常气旋性风场的产生和持续原因,讨论了北太平洋低纬度西边界流海域海气相互作用在ENSO循环中的贡献。

北太平洋波浪输运和西边界流的季节变化

西边界流输运可以用Sverdrup理论推算出来。本文首先利用ECMWF再分析风场数据，计算了44年的月平均的风应力旋度及Sverdrup体积输运，在北太平洋3条纬度上对Sverdrup体积输运进行积分，得到Sverdrup体积输运的季节变化，从中发现，在向赤道流动的方向上，Sverdrup体积输运在冬季存在最大值，夏季存在最小值；同样利用ECMWF再分析渡浪数据，计算了44a的月平均的Stokes体积输运，在相同纬度上对Stokes体积榆运进行积分，得到Stokes体积输运的季节变化，从结果中发现，在向赤道流动的方向上，Stokes输运在冬季存在最大值，在夏季存在最小值。在本文中设定R=Tst/Tsu×100％，L为Stokes体积输运，TSU为Sverdrup体积输运，发现Stokes输运和Sverdrup输运存在同位相的季节变化，并且R冬季平均值在5％以上，年平均值尺在2％～3％左右，从而推断出波浪诱导的输运对Sverdrup输运，既对西边界流有不可忽视的贡献。

南海西边界流场的时空变化特征及其与ENSO循环的关系

利用SODA同化数据、卫星高度计反演的地转流数据及ICOADS风场资料,刻画了南海西边界流场的三维结构,并着重探讨了中南半岛附近的南海西边界流年际变化特征与ENSO循环的关系.研究结果表明:以经向流速10cm/s界定中南半岛西边界流的核心边界,按此标准其核心区水平方向上为中南半岛沿岸至111°E附近,垂向为200 m以浅.分析发现12.25°N断面西边界流流量的年际变化与ENSO呈显著正相关,流量滞后ENSO 5个月时相关系数最高,达0.38(超过99%置信度).受ENSO期间季风变异影响,和正常年份相比,合成El Nino事件的发展期(7月)-强盛期(12月)-消亡期(次年7月),中南半岛近岸的西边界流呈现增强-减弱-减弱态势;而合成La Nina事件的发展期(7月)-强盛期(12月)-消亡期(次年7月),西边界流却呈现减弱-增强-南强北弱的态势;综上,南海西边界流的年际变化,ENSO是主要调控因素.

西边界流在边界“豁口”的形变及其机制

大洋西边界流在边界豁口处由于失去边界的支持而发生形变。本文将西边界流视为一种惯性射流，遵循绝对涡度守恒原理，推导了流轴及其两侧流体在西边界豁口处不同形式的弯曲，发现在一定的豁口尺度条件下，西边界流自身的相对涡度分布特点和地球旋转的β效应决定了在失去西侧陆坡支持时，其主体会沿反气旋路径发生一段经向的位移而圈回入射点所在的经度位置。主轴变形的经向尺度与初始速度及西边界流的入射角度有关；主轴西侧可能会出现一小部分分支进入邻近的内海并形成气旋或反气旋式环流；主轴东侧的流体则在豁口以东沿反气旋路径弯曲。

一次台风过程对西北太平洋西边界流系源区影响的数值模拟研究

利用POM及其与WRF的耦合模式对"格美"台风影响下的该海区进行了5组数值模拟试验,在对结果分析的基础上,得到了西北太平洋西边界流系源区对此次台风过程的响应。研究表明:在台风影响下,最大风速区及热通量输送决定了海表温度(SST)降温中心范围,热通量的输送对SST的降低贡献超过16.7%;受此次台风影响的混合层(OML)加深、维持的时间为42 h,热通量对OML的加深有正作用,但不如风应力的贡献明显。台风移动方向右侧,OML加深范围更大,且SST最大降低区并不是OML最大加深区。此次台风过程对黑潮南向流的影响较弱,主要增加了海洋混合层的北向流流量。利用耦合模式,考虑了海气间的相互作用,在台风中心附近模拟出由于低压引起的海面升高现象。

一类具有耦合非线性边界流的多孔介质方程组解的整体存在性与爆破(英文)

研究一类具有非线性边界项的多孔介质方程组的半无界问题解的整体存在性和爆破问题.通过构造自相似上下解和利用比较原理得到它的整体存在曲线和临界Fujita曲线,讨论了低阶项系数对解的临界Fujita曲线的影响.

采用边界流响应矩阵的组件等效计算方法研究

由于反应堆堆芯存在大量重复结构,本文研究采用边界流响应矩阵的组件等效方法处理这些复杂结构。为使组件表面入射流J+与表面出射流J-的耦合关系为线性关系,将组件的裂变截面除以堆芯的keff,将堆芯物理计算的本征值问题转化为一固定源问题,这样只需得到J+与J-之间的线性耦合系数即可确定二者的耦合关系。然后通过在全堆芯范围内进行迭代,求出堆芯的keff及各组件的表面流,进而得到堆芯各处的通量分布形状。采用二维SN程序SN2D,对C5G7基准题的等效误差进行计算分析。结果表明:在不进行能群和角度归并的情况下,采用该方法可得到较为精确的keff及组件功率,但栅元功率分布仍存在一定误差,需在进一步研究中加以解决。

一类具有非线性吸收项和边界流的抛物型方程组解的整体存在及爆破问题

研究了一类具有非线性吸收项和边界流的抛物型方程组解的整体存在及爆破问题.通过构造方程组的上、下解,得到了方程组解整体存在及解在有限时刻爆破的充分条件.对指数型和幂函数型混合的吸收项和边界流采用了常微分方法构造其上下解,而其他例如第一特征法运用于该方程就比较困难.

一类具非局部源和边界流抛物型方程组解的性质

研究了一类具有非局部源和边界流抛物型方程组解的性质,通过构造方程组的上、下解及引用比较定理,得到了由幂函数和指数函数完全耦合的退化抛物型方程组解的整体存在及解在有限时刻爆破的充分条件.对指数型和幂函数型混合的反应项采用了常微分方程方法构造其上下解,而其他例如第一特征值方法运用于该方程就比较困难.

一类带有非线性边界流的退化抛物方程的整体存在性及爆破(英文)

研究一类带有非线性边界流的退化抛物方程的正解。证明了经典解的局部存在唯一性,并用比较原理和积分方法得到了该问题的解在有限时刻爆破及整体存在的充分条件。

一个具非线性边界流的Stefan问题整体解

考虑了一个具非线性边界流的Stefan问题,得到了这个问题整体弱解的存在性。本文推广了Fahuai Yi和T.M.Shih的结果。他们假设关于单调非减以及T_n=φ,本文取消了这些限制。

存在边界流时压力溶解对颗粒聚集岩体中THM耦合作用的有限元模拟

在孔隙介质热-水-应力耦合有限元程序中引入颗粒聚集体的压力溶解模型,针对一个假设的实验室尺度且位于饱和石英颗粒聚集岩体中的高放废物地质处置库,拟定2种计算工况即边界上水压力相同(工况1)和左、右边界上水压力有较大的差别(工况2),进行4 a处置时段的数值模拟,考察岩体中的温度、颗粒界面水膜及孔隙中的溶质浓度、迁移和沉淀质量、孔隙率及渗透系数、孔隙水压力、地下水流速和应力的变化、分布情况。研究结果表明:与工况1相比,工况2的计算域中有较大的地下水流速(稳态流量Qss),可促进颗粒介质的溶解、迁移和沉淀,使得孔隙率和渗透系数加快下降,从而对渗流场(孔隙水的压力及流速)和应力场产生显著的影响。

带有非线性边界流的多孔介质方程组整体存在和爆破(英文)

论文针对带有非线性边界流的多孔介质方程组,通过构造自相似上、下解,得到临界整体存在曲线。

具有非线性边界流的多孔介质方程解的爆破时间的下界估计

研究了一类具有非线性边界流的多孔介质方程.利用能量函数研究了该模型解的爆破时间的下界估计,推广了已有研究结果.

具有非局部源和边界流抛物型方程组解的性质

研究了一类具有非局部源及边界流抛物型组解的性质,通过构造方程组的上、下解及运用比较定理,得到了方程组解整体存在及解在有限时刻爆破的充分条件。由此得到,当反应项和扩散项的指数满足不同条件时,方程组的解具有不同的性质。

两个西边界流延伸体区域中尺度涡统计特征分析

黑潮和湾流是世界大洋中最典型的两支西边界流,黑潮延伸体(Kuroshio Extention,KE)和湾流延伸体(Gulf Stream Extention,GSE)区域中尺度涡活动十分活跃。本文综合利用卫星高度计资料和Argo浮标资料,对KE和GSE区域中尺度涡的表层特征及其对温盐影响进行了统计研究和对比分析。结果表明:黑潮和湾流主轴附近为涡旋频率的高值区,主轴南北两侧分别以气旋涡和反气旋涡数量占多,主轴附近的涡旋强度明显大于其他区域;两个区域的涡旋以西向移动为主,气旋涡和反气旋涡都具有向南(赤道)偏离的趋势;两个区域的涡旋数量都以夏、秋季较多,涡旋强度都在春、夏季较大,且GSE区域涡旋强度明显大于KE区域;气旋涡(反气旋涡)引起内部明显的温度负(正)异常,KE区域气旋涡(反气旋涡)内部呈"负—正"("正—负")上下层相反的盐度异常分布,GSE区域气旋涡(反气旋涡)在各层呈现较为一致的盐度负(正)异常;两个区域中尺度涡对温盐场的平均影响深度可达1 000×10~4 Pa以上。

琉球群岛以东的西边界流与东海黑潮流量时空特征的研究

通过最新的高分辨率再分析海洋数据资料，对于东海黑潮以及琉球群岛以东海域的海流进行了研究。结果表明琉球群岛以东西边界流最大流速出现在600～1200m深度的地形坡度最大处，大小约为0．2m／s。由于冲绳岛以南庆良间水道的水交换对于东海黑潮流量有重要的影响，东海黑潮的平均流量从南向北逐渐递增，平均流量为28×10^6～35×10^6 m^3／s；琉球群岛以东的西边界流流量则比东海黑潮小一个量级，平均值小于其变化的方差；由于受庆良间水道海流的影响，冲绳岛东侧的流量要远小于奄美大岛东侧的流量。同一纬度大洋中西传的Rossby波对琉球群岛以东的西边界流有较大影响，因此琉球群岛以东西边界流的流量有大约100d的显著变化周期。庆良间水道以南的东海黑潮由于主要受台湾以东黑潮流量的控制，也有大约100d的显著变化周期，庆良间水道以北的东海黑潮则没有该特征。

局地风急流对缺口处西边界流流径的影响

基于缺口处的西边界流流态存在迟滞回归现象,使用1.5层约化重力浅水模式,研究了受山脉与地形影响的局地风急流对西边界流流径的影响。结果显示,在西边界流从跨越态向入侵态转变的临界状态,局地的西向和南向风应力能够使西边界流向入侵态转变,局地的东向和北向风应力不能使其发生转变;在西边界流从入侵态向跨越态转变的临界状态,除西风以外的风应力都能使西边界流向跨越态转变。此外数值实验还表明风应力旋度的作用强于风应力大小的作用。