發(fā)布時間：2020-11-11 23:50

　　 走航觀測、遙感、理論解和數(shù)值模型是物理海洋學(xué)研究的重要手段。本文綜合利用以上手段,結(jié)合上升流指數(shù),探討風(fēng)應(yīng)力大小、風(fēng)場持續(xù)時間、地形斜坡、潮混合、岬角以及近岸峽谷對近岸上升流的影響。 本論文首先基于遙感資料,利用離岸Ekman輸運(U1W)和海表溫度差(UISST)兩類上升流指數(shù)(UI)來研究本格拉海域上升流系統(tǒng)的時空變化特征。因上升流可以加強(qiáng)近岸的初級生產(chǎn)力,本文以葉綠素α(Ch1-α)濃度作為參照,比較UISST和U1w兩類上升流指數(shù)來量化上升流強(qiáng)度的優(yōu)缺點,進(jìn)一步討論造成本格拉海域分別以UISST、UIWw和Chl-a指示上升流強(qiáng)度時空變化差異的原因。通過比較分析27-28。S區(qū)域的UISST、U1W和絕對動力地形(ADT)發(fā)現(xiàn)：上升流冷水區(qū)往外海延展受該區(qū)域反氣旋渦位置的影響。此外,基于遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù),本文探討了2006年本格拉厄爾尼諾對上升流區(qū)的影響,以及在Hondeklip海岸和Columbine峽角區(qū)風(fēng)場效應(yīng)對上升流區(qū)形成的貢獻(xiàn)。 其次,為了解釋美國東西海岸上升流強(qiáng)度差異的機(jī)理,本文利用理想化的理論和數(shù)值模型來檢驗上升流對風(fēng)場和地形斜坡的響應(yīng)。研究結(jié)果表明：陡坡造成跨岸狹窄的表面Ekman輻散帶和較大的垂向速度；可誘導(dǎo)上升流的風(fēng)應(yīng)力越大跨岸表面Ekman輻散帶越寬廣,垂直速度越大；風(fēng)場持續(xù)時間對近岸上升流的寬度和強(qiáng)度起決定性作用。近岸上升流的發(fā)展程度可以用上升流年齡(upwelling age)來指示。上升流年齡定義為可誘導(dǎo)上升流的風(fēng)場持續(xù)時間與密度躍層下冷水到海表所需要的對流時間的比值。對流時間由爬坡和涌升時間組成,后者與表層Ekman離岸輸運造成的輻散有關(guān)。爬坡和涌升過程的分界點位于水深0.9DE處(DE為Ekman深度)。通過估算公式計算出來的對流時間與數(shù)值模型利用粒子軌跡分析得到的結(jié)果相一致。上升流年齡理論結(jié)果顯示：相對于美國東西海岸地形斜坡的差異,不同的風(fēng)場對兩地上升流特征差異起更重要的作用。 再次,遙感海表面溫度數(shù)據(jù)顯示在非洲西北部沿岸上升流區(qū)跨岸最低海表溫度的位置沿等深線分布,本文利用二維解析模型進(jìn)一步解釋該現(xiàn)象。模型綜合考慮表底層的Ekman輸運、沿岸地轉(zhuǎn)流和底地形的變化。模型在實際地形下跨岸斷面的垂直速度分布較好地解釋了該斷面海表溫度降低的變化趨勢。利用理想化的解析模型,探討垂向粘性系數(shù)、科氏參數(shù)和跨岸風(fēng)對跨岸最低海表溫度位置的影響。實驗結(jié)果顯示：跨岸風(fēng)場通過跨岸方向壓力梯度的調(diào)整對最冷水上升至海表的位置具有顯著的影響。該結(jié)果進(jìn)一步得到遙感數(shù)據(jù)的證實：跨岸風(fēng)應(yīng)力與跨岸最低海表溫度位置對應(yīng)的水深之間的最大相關(guān)系數(shù)為-0.65,后者滯后于前者約一天。 最后,本文利用觀測和數(shù)值模型手段綜合研究臺灣海峽北部夏季上升流的特征和機(jī)制。遙感數(shù)據(jù)資料顯示其上升流區(qū)域呈條帶狀分布,同時在夏季至少持續(xù) 半時間。上升流的概率分布圖顯示上升流區(qū)存在兩個低溫核心,分別位于平潭島岬角效應(yīng)的下游和三沙灣外的近岸峽谷處。遙感數(shù)據(jù)分析和數(shù)值模型結(jié)果表明南風(fēng)是該區(qū)域上升流條帶狀分布形成的主要動力,潮混合加強(qiáng)了垂向粘性系數(shù)導(dǎo)致上升流冷水帶向外海移動。進(jìn)一步理想化的模型結(jié)果表明垂直速度在岬角和近岸峽谷的下游變大,渦度方程應(yīng)力平衡結(jié)果顯示相對渦度沿著流線的變化和渦度摩擦擴(kuò)散決定岬角和峽谷附近的垂直速度,相對渦度沿著流線的變化在其下游為正值,是該處上升流形成核心的機(jī)理。 總之,本文研究了利用UIw和UISST兩類指數(shù)作為上升流強(qiáng)度指標(biāo)的優(yōu)缺點；拓展了上升流年齡理論使其包含爬坡和涌升過程,作為UIw新的上升流指標(biāo),其綜合考慮了風(fēng)場持續(xù)時間、風(fēng)應(yīng)力大小和地形斜坡的影響；同時本文進(jìn)一步探討動力因素對跨岸最大上升流強(qiáng)度位置的影響,以及上升流在岬角和近岸峽谷下游加強(qiáng)的原因,加深了對沿岸上升流的了解。
【學(xué)位單位】：廈門大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2013
【中圖分類】：P731.2;P714.1
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
Chapter 1 INTRODUCTION
    1.1 Background
    1.2 Motivation
    1.3 A Brief Review of the Methodology
        1.3.1 Upwelling Indices
        1.3.2 In-situ Observations
        1.3.3 Remote Sensing
        1.3.4 Analytic Solution
        1.3.5 Numerical Model
        1.3.6 Combination of Multi-methodology
    1.4 Dissertation Outline
Chapter 2 BENGUELA UPWELLING STUDY USING UPWELLINGINDICES
    2.1 Introduction
    2.2 Data and Methods
    2.3 A Comparison of Upwelling Indices and Discussion
        2.3.1 Latitudinal Variation
        2.3.2 Seasonal Trend
        2.3.3 Interannual Evolution
    2.4 Summary
Chapter 3 ROLES OF SHELF SLOPE AND WIND IN UPWELLING
    3.1 Introduction
    3.2 Modeling Study
        3.2.1 Analytical Model
        3.2.2 Numerical Model
    3.3 Model Experiment Schemes and Results
        3.3.1 Model Experiment Schemes
        3.3.2 Analytical Model Results
        3.3.3 Numerical Model Results
        3.3.4 Comparison of Analtytical and Numerical Model Results
        3.3.5 Importance of Wind and Shelf Slope
        3.3.6 Particle Release Experiment and Advection Time
    3.4 Discussion
    3.5 Summary
Chapter 4 CROSS-SHORE MAXIMUM UPWELLING INTENSITY
    4.1 Introduction
    4.2 Data and Analytic Solution
    4.3 Results and Discussion
        4.3.1 Remote Sensing Observations and Analytic Solution Results
        4.3.2 Analytical Model Experiments
        4.3.3 Verification Using Remote Sensing Data
    4.4 Summary
Chapter 5 CAPE AND CANYON EFFECTS ON WIND-DRIVENUPWELLING
    5.1 Introduction
    5.2 Data,Theory and Numerical Model
        5.2.1 Hydrological Survey and Satellite Data
        5.2.2 Vorticity Equation
        5.2.3 Numerical Model Configurations and Control Experiments
    5.3 Evidence of Upwelling
        5.3.1 Hydrographic Survey Results
        5.3.2 Remote Sensing Results
        5.3.3 Model Results
    5.4 Mechanisms of Upwelling
        5.4.1 Effect of Tide
        5.4.2 Effect of Wind
        5.4.3 Effects of Cape and Coastal Canyon
    5.5 Discussion
    5.6 Summary
CHAPTER 6 CONCLUSIONS AND RECOMMENDATIONS
    6.1 Summary and Conclusions
        6.1.1 Comparison of Upwelling Indices
        6.1.2 Roles of Shelf Slope and Wind
        6.1.3 Cross-shore Maximum Upwelling
        6.1.4 Effects of Cape and Canyon
        6.1.5 Summary
    6.2 Recommendations
REFERENCES
APPENDIX A UPWELLING AREA IDENTIFICATION
APPENDIX B DERIVATION OF HORIZONTAL VELOCITY
APPENDIX C DYNAMIC EQUATIONS IN ROMS
ACKNOWLEDGEMENTS
PUBLICATIONS

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號：2879927