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本文基于一个建立在TOM(Takano Ocean Model)海洋预报模型基础上的全球大洋的二维自由表面诊断模型,并结合动力计算,探讨了全球海面动力高度和大洋环流、南海环流、南海与邻近海的水交换、印尼贯穿流及南海对印尼贯穿流的贡献。南海上层流场与温度,中层、下层及底层的流场与盐度的对应则证实了通过二维的模拟结果结合动力计算得到三维结构的方法是可行的。数值实验表明:作为模型中唯一的不确定因子,不同的侧向扩散系数AM不改变大洋中基本环流,但它会较大地改变海峡通道的流量;风应力信息通过潜层(Subduction)和Ekman抽吸等过程刻画在密度分布之中,因而风应力在诊断计算中的贡献不显著,不影响环流的分布;水文资料的敏感性试验表明Levitus温盐的2001年版总体上要比1998年版的质量高一些:位涡的计算结果表明,在模型中被忽略的非线性效应已包含在模拟的结果中,同时也证明了从模拟结果结合动力计算得到的三维结构是可靠的。主要结果如下:
⑴从模拟的全球海面动力高度和大洋环流来看,全球大洋中的主要流系均得到较好的体现。此外,还修正了模型在模拟海面动力高度的过程中由于采用Boussinesq近似所带来的误差。
⑵从模拟的南海环流来看,该模型能很好地刻画南海上层环流(0~200m)的主要特征,而中层(200~1000m)环流结构很大程度上依赖于温盐资料的结构,下层(1000~2000m)及底层(2000m以深)的流场结构表明地形是控制这些层次流场的重要因素。此外,冬季与夏季海面动力高度形式完全相反,即冬季(夏季)表现为海盆尺度的气旋式(反气旋式)环流。
⑶从模拟的南海各海峡及印尼贯穿流流量来看,吕宋海峡是南海与外海进行水交换的主要通道,该海峡的纬向速度的垂向分布表明,西太平洋水入侵南海在水平方向上为‘三进二出’的结构,在垂直方向上为‘夹心饼’式的结构;印尼贯穿流流量有明显的季节变化;绕加里曼丹岛—菲律宾岛的环流控制着望加锡海峡内的上层流场,且有明显的季节变化;进一步的研究表明:冬季从加里曼丹海峡流出的南海水阻碍望加锡海峡内的南向流,夏季部分望加锡海峡内的南向流从加里曼丹海峡进入南海,从而增加了望加锡海峡的南向流量。