海洋模式的水平分辨率对吕宋海峡深层环流数值模拟结果的影响.pdf

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1、第43卷第4期2013年4月中国海洋大学学报PERl0DICAL0FOCEANUNIVERSITY0FCHINA43(4)：001～008Apt．，2013海洋模式的水平分辨率对吕宋海峡深层环流数值模拟结果的影响。王斌，赵玮“(中国海洋大学物理海洋教育部重点实验室，山东青岛266100)摘要：基于南海观测得到的垂向混合率修改KPP垂向混合方案，利用大洋环流模式HYCOM首次模拟得到了吕宋海峡深层环流的空间分布特征，并通过3个不同水平分辨率的实验(1／6(。)、1／／12(。)、1／24(。))讨论水平分辨率对模拟吕宋海峡深层环流空问结构的影

2、响。模拟结果表明：(I)1／6(。)水平分辨率过于粗糙，无法分辨巴士海峡和台东海峡地形特征，无法得到吕宋海峡深层环流的空问分布特征；(2)1／18(。)的水平分辨率可以很好的分辨吕宋海峡和台东海峡的地形特征，模拟得到吕宋海峡深层环流的空间分布和流场特征；(3)1／24(。)水平分辨率的模拟结果表明，更高的水平分辨率不会改变吕宋海峡深层环流的空问分布和主要出入口的垂向结构，只是会显示更细节的环流结构。1／12o)和1／24(。)水平分辨率的模式结果都表明，西北太平洋深层水通过巴士海峡和台东海峡进入吕宋海沟，年平均流量分别为1．1和0．4sv，

3、然后沿吕宋海沟向南海方向流动，最后主要通过位于恒春海脊上的2个缺口进入南海，年平均流量分别为0．5和0．9Sv。关键词：吕宋海峡；深层环流；水平分辨率中图法分类号：P731．21文献标志码：A文章编号：1672—5174(2013)04—001—08南海又称南中国海(SouthChinaSea)，是西北太平洋最大的边缘海。它是1个半封闭海盆，与外界的水交换主要是通过北部的台湾海峡、东部的吕宋海峡以及南部的苏丹陆架，其中吕宋海峡(包括巴士海峡、巴林塘海峡、巴布延海峡、吕宋海沟等)是连接太平洋与南海的唯一深水通道。在西北太平洋与南海水体交换的过

4、程中，伴随的热通量和盐通量交换，对南海水团的性质起到了决定性的作用[1。4]。跨越吕宋海峡的太平洋深层水是连接西太平洋与南海深层环流的重要纽带，是维持南海热量和淡水平衡、支撑南海贯通流(SouthChinaSeaThrough)[5。8]，调节印度尼西亚贯通流(IndonesianThroughflow)[g]，影响南海海盆沉积过程、水体循环周期及深海碳循环的关键因子[10-12]。对吕宋海峡深层流的观测和模式模拟研究还比较少，Wang：133从质量守恒的角度，第1次间接地估算了深层水交换的水体通量，大约为0．7Sv。Liu和LiuB乱首次

5、利用观测估算了巴士海峡15001T1以深进入南海的水体通量为1．2Sv．Tian等E153于2005年10月沿吕宋海峡的断面观测表明1500Ill以深大约有2Sv的西太平洋水进入南海。Chang等[16]通过布放在巴士海峡的海流计得到西北太平洋深层水进入巴士海峡的水体通量为(1．06±0．44)Sv，并且巴士海峡是西北太平洋水进入南海的主要通道。迄今为止，关于吕宋海峡深层环流的数值模拟工作未见报道。其它海域的溢流(Overflow)和深层环流的数值模拟研究较多采用HYCOM数值模型。Xu等[17]利用1／12(。)水平分辨率的HYCOM模型

6、和修改的播挟方案结合观测数据对地中海溢流(outflow)进行研究，模拟获得溢流路径，与已有的观测结果吻合良好，并得到了直布罗陀海峡西侧的强播挟过程。Xu等[18]利用1／12(。)水平分辨率的HYCOM模型获得了北欧海域溢流的水体输运路径和通量。本文利用HY—COM环流模式，结合现有的观测数据，模拟吕宋深层环流的空间结构，并讨论模式水平分辨率对模拟吕宋海峡深层环流的影响。1HYCOM模式简介HY(、0M(HybridCoordinateOceanModal)L19_21』是原始方程全球海洋环流模式，是基于~ⅡCOM(MiamiIsopyc

7、nal—CoordinateOceanModel)的基础上发展起来的。该模式最大的优点在于采用了混合坐标，在开阔的层化海洋中采用等密度面坐标，然后平滑的过渡到浅海或陆架区域的随地形坐标，在混合层或层化不明显的海域则采用z坐标。混合坐标结合了等密度坐标、sigma坐标和Z坐标的优点，弥补r采用单一坐标系的不足。*基金项目：国家自然科学基金项目(91028008，41176010，40890153，41176008，40776005)；国家高技术研究发展计划项目(2008AA09A402)；教育部新世纪优秀人才支持计划项目(NCET-]0—07

8、64)资助收稿日期：201203—19；修订日期：2012—04—10作者简介：王斌(1984一)，男，博士生。E-mail：johnson．binwang@gmail。COLT