基于白令海潜标观测的潮汐、内潮和中尺度涡特征分析.pdf

基于白令海潜标观测的潮汐、内潮和中尺度涡特征分析

摘要

白令海是位于北太平洋的亚极地边缘海，面积约为230.4万平方公里，仅次于南海

和加勒比海，是世界第三大边缘海，是全球海洋物质交换的关键区域。

研究表明，白令海的潮汐主要来源于两处，分别是白令海东北部陆架区和白令海南

部的北太平洋，其中来源于北太平洋经阿留申群岛传入白令海的潮波占据主导地位；受

白令海陆坡区变化地形与传入此处潮波的影响，白令海陆坡区广泛存在着内潮和中尺度

涡现象，在白令海北部陆架区和南部海盆区的海水交换、海洋的垂向混合过程和不同尺

度海洋运动间的能量传递等方面发挥着重要的作用。

本文基于中国第九次北极科学考察航次在白令海布放锚碇潜标系统得到的流速和

温度数据，结合中国第1~10次北极科学考察获取的CTD数据、WOA2018数据、AVISO

中尺度涡数据以及TPXO全球潮波数据，对白令海中部海域的水团、潮汐、内潮以及中

尺度涡的变化特征进行了分析和研究，结果表明：

白令海的密度剖面随着深度的增加而增大，海表密度的大小存在显著的季节变化，

σt

由高到低分别是秋季冬季夏季春季，春季的最低密度为25.3，跃层显著；对浮性

频率的研究显示浮性频率与海水密度的垂直梯度呈现出显著的正相关关系。

在潮汐方面，白令海中部海域主要以半日潮为主，同时也受到全日潮的影响。从同

潮图来看，M2分潮的结构明显比K1分潮复杂得多。两种分潮的振幅均在陆架区东南

沿岸的诺顿湾达到最大，最大振幅约为220cm。

潮流椭圆分析结果显示，白令海海域的正压潮主要由M2和N2半日分潮主导，而

K1全日分潮的影响相对较小。其中，M2的潮流流速（潮流椭圆的长轴）最大，达到

2mm/sS2K2O1P1Q1

。其他半日分潮如、、、和的影响较小。在斜压潮方面，半日分

m

潮M2和S2占主导地位，其幅度显著大于全日分潮K1和O1。在200深度层次中，

M2的最大潮流速度达到15mm/s，而相同深度的K1和O1的最大潮流速度分别为3mm/s

和5mm/s。从整体数值来看，该区域的内潮信号明显小于南海等海区约一个量级。潮

流的流向主要沿西北—东南向传播。

在中尺度涡的研究方面，本文探索了利用潜标数据识别中尺度涡的新方法：首先通

过长时间尺度内潜标标体的异常升降来识别中尺度涡现象的发生，并对其类型进行初步

的判别，之后结合流场的极值反转现象和温度场中的凸透镜现象，对涡旋类型进行更为

准确的分析；通过对潜标温度时间序列的分析，发现白令海的反气旋涡在中尺度涡到来

哈尔滨工程大学硕士学位论文

时，会导致中层冷水出现0.6~0.8℃的升温现象，进而形成了白令海海域中尺度涡区别

于其他海区的独特暖核结构。

利用AVISO中尺度涡数据对涡旋进行统计分析发现，在潜标观测的近一年时间内，

共有12个涡旋经过了潜标所在位置，其中有8个为气旋涡，4个为反气旋涡。对涡旋的

强度、半径、影响周期和移动轨迹进行了详细的统计分析。将卫星数据与潜标数据结合

分析时，发现涡旋的移动路径、影响周期和流向反转等特征在时间和特征上均具有良好

的一致性。这种分析结果对于潜标数据在判别多涡旋影响情况时的准确性提供了重要补

充。

关键词：潮汐；内潮；中尺度涡；潜标观测；白令海中部

基于白令海潜标观测的潮汐、内潮和中尺度涡特征分析

ABSTRACT

TheBeringSeaisasubarcticmarginalsealocatedintheNorthPacificOcean,covering

anareaofapproximately1millionsquarekilometers,rankingthirdinsizegloballyafterthe

SouthChinaSeaandtheCaribbeanSea.Itis