我院2019届硕士毕业生黄夏同学毕业论文《南印度洋海洋锋面对海面风场的影响及其机制研究》获评江苏省优秀学术学位硕士学位论文

发布时间:2020-12-29浏览次数:13

我院2019届硕士毕业生1篇毕业论文《南印度洋海洋锋面对海面风场的影响及其机制研究作者:黄夏;指导教师:齐义泉教授、程旭华教授)获评江苏省优秀学术学位硕士学位论文。

印度洋海气相互作用的研究越来越受到重视。本文利用高分辨率的多源卫星遥感资料和再分析数据,以南印度洋海域(10°E-120°E60°S-20°S)的中尺度海气相互作用研究为切入点,重点分析了该区域海洋锋面的海面温度(SST)扰动对海面风场的影响,取得了如下创新性结论:

1)大风事件(>20m/s)在南半球冬季频繁发生,而南印度洋海面风场的天气尺度信号和年际信号显著,且平均风场更强,大风事件的发生频率更高。分析卫星遥感观测的SST发现,南印度洋的SST锋面特征也更显著,且其锋面暖侧的海面风场2-10天的高频信号比冷侧强。


1a)南半球冬季(JJA)(b)南半球春季(SON)(c)南半球夏季(DJF)和(d)南半球秋季(MAM)的大风频率的气候态季节平均的空间分布图(单位:%,填色),叠加在气候态季节平均的SST等值线(单位:℃,白色等值线)和海面风矢量(单位:m/s,黑色箭头,箭头长短表示风速的大小,箭头方向表示风场方向)上。

2)南半球冬季大风事件频繁发生主要受大尺度风暴轴的影响,而在有显著海洋锋面特征的亚南极锋暖侧和厄加勒斯角南部海域,它们大风事件发生的频率还受到海洋锋面的影响。风场从锋面冷侧吹到暖侧时,海气边界层极不稳定,并伴随着感热和潜热通量的增加,从而加强动量垂向混合,将高空动量输送到海面以增强海面风速。而此时,海面风场在锋面暖侧增强,在锋面下游因受到海面摩擦力的作用而减弱,引起海面风场辐合,引发剧烈的上升运动,其影响可到达对流层。

2区域B43°S纬向断面上的(a)海气温差SST-SAT,白色等值线)和海气通量QS+QL的年循环b南半球冬季的垂向动量交换(单位:m/s2),本文中垂向动量交换由公式<!--[if !msEquation]--><!--[endif]-->计算;(c)大风频率的年循环(单位:%);(d)南半球冬季垂向风速的气候态平均,即上升运动(单位:Pascal/s,向下为正);(e)降雨的年循环(单位:mm/day);(c)和(e)中的白线是OISSTSST年平均等值线,(b)和(d)中的白线是各自的零等值线。

3)除了季节变化外,南印度洋大风频率还表现出明显的年际变化特征,并与南半球环状模(SAM)有关。当SAM处于正位相时,大风频率在亚南极锋以南的开阔海域出现正异常,而在以北海域出现负异常。此外,大风频率在2001年前后还呈现了位相偏移现象,这与风暴轴强度减弱以及西风带纬向风速减弱有关。

4)论文还结合热量交换过程分析了研究海域混合层和障碍层的变化特征,结果显示,南印度洋的混合层深度和障碍层厚度都呈现出显著的季节差异性和空间不均匀性。在南半球冬季,亚南极锋暖侧的海表热损失减弱了海洋层结,增强了水体的垂向混合,从而加深了混合层。同时,暖侧的强降雨降低了海表盐度,使层结更加稳定,从而促进障碍层的产生和增强。