非均匀加热引起的海洋环流理论研究及其在南海的应用

本项目利用惯性理论的方法，将海水运动方程处理成一个二阶椭圆型方程，并将海表的不均匀加热作为外边界条件来考虑，以此研究理想化边缘海中非均匀加热导致的海洋环流的三维结构及其形成机制；并将这一理论模型应用于南海，得到南海在非均匀热强迫下浮力环流的时空特征。同时我们还利用一个原始方程海洋模式，将其在与理论模型相同的热强迫下的模拟结果与理论模型结果进行对比，并分析差异产生的原因。所得结果将有助于增强对边缘海热强迫环流的了解，提高对南海浮力环流特征的认识，还可以用来指导当前海洋模式的改进。因此在这方面的研究有重要的科学意义和实际应用价值。

本项目从海水运动基本方程组出发，提炼出适用于斜压、非线性、定常理想流体的运动方程。引入准地转近似，并进行一系列的简化和变换后分别得到f和beta平面近似下关于扰动压力和扰动温度的无量纲形式的控制方程。发展了海水黏性边界层模型。利用惯性及黏性边界层模型分析了理想化边缘海盆在不同热强迫条件下的扰动温度，扰动压力及环流分布特征。发现在惯性模型中既可有边界上升、下沉流，也可在内区出现同量级的上升下沉流，这不同于前人的结论。研究了海盆尺度环流对不同参数的敏感性，指出不同的上表面热力强迫下都会出现沿岸温度锋但造成不同的水平和垂向流型分布。随后利用南海气候态热通量资料强迫南海惯性模型及南海原始方程模型，得到了不同季节南海环流结构。发现夏季热通量强迫下南海为一反气旋式环流，冬季热通量强迫下会出现气旋式环流。此外还应用浅水模式研究了非线性陆架坡度作用下陆架地形波的性质，指出在地形强迫下陆架海域存在两支陆架地形-Rossby波和两支惯性重力波。其中向北传播的陆架地形-Rossby波和惯性重力波在长波波段耦合为不稳定波动，从而提出了南海涡旋生成的一种可能机制。本项目共发表论文7篇，其中SCI论文4篇，CSCD论文2篇，译著一本。参加国际会议3次。