2011年台风对南海海洋上层的影响

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1、院、系、中心海洋环境学院专业年级大气科学2008 级分类号 密级（宋体小五号）UDC 本科毕业论文2011 年台风对南海海洋上层的影学生姓名董仕 学号 010012008009指导教师姜霞论文答辩日期2012 年 5月 31 日中国海洋大学2011 年台风对南海海洋上层的影响完成日期：指导教师签字：答辩小组成员签字：摘要本文主要是运用 Argo 浮标和海表面温度等观测资料，对 2010 年南海海洋上 层混合层对所经过热带气旋的响应进行相应的分析。通过分析，获得了以下的结 论 2011 年南海台风对海水上层产生了很强的影响，引起混合层深度的加深，对 混合层的温度起了降温的效应；台风强度越强，混合

2、层的深度加深程度越大；而 风速对于混合层有着较强的降温效应而且风速越大降温效应越明显，台风风速和 海表面的温度具有负相关。关键词：热带气旋 南海 混合层 Argo 浮标Upper ocean response to typhoon in the South China Sea during2011Key words目录1 引言12 资料和处理22.1 热带气旋观测资料和处理 22.2 Argo 浮标的观测资料和处理 42.3 TMI 数据资料 52.4 WindSaT 数据资料 53 2011 年南海热带气旋特征分析53.1 南海台风的概况53.2 2011 年南海热带气旋气候背景 74 海洋

3、上层对热带气旋的响应74.1 2011 年 8 个台风对混合层温度、混合层深度的影响 75 个例分析 85.1 台风 HAIMA 个例分析95.1.1 台风过境前后的海温变化情况 95.1.2 台风过境前后混合层深度的变化 115.1.3 背景场分析 125.2 台风 NOCK-TEN 个例分析155.2.1 台风过境前后的海温变化情况 155.2.2 台风过境前后混合层深度的变化 175.2.3 2011 年 6月、7 月南海背景场对比分析196结论191 引言热带气旋是形成于热带或者副热带洋面上的，具有有组织对流和确定的强烈 气旋性地面环流的非封面性天气尺度系统，中心为暖心结构，同时它也是

4、一种强 烈的海气相互作用的过程，会对受影响的地区造成严重的灾害。足够大的暖性洋 面为热带气旋的形成提供了大量的能量，而海洋的上层提供了能量的主要部分。 热带气旋过境时，海表面的风力迅速加大，使得海洋的混合层下部的冷水上翻， 与上层温度高的海水混合，使得混合层海水的温度下降同时混合层的深度也在加 深1、, Price认为海水变冷是海洋混合层到大气的热通量最主要的原因，而直 接的海气热交换引起的降温效果比较小11 。刘增宏、许建平等人对 20012004 年期间西北太平洋海洋上层对热带气旋的响应已经做了相应的研究，认为热带气 旋过境后混合层的深度会加深；70%以上的混合层温度会下降，最多可达到5C

5、, 并且温度的下降与所在气旋路径的位置有密切的关系；除此之外，他们还发现超 过一半的混合层坡面的盐度会下降。杨晓霞等人已对 1998-2000 年热带气旋对起 南海海表面降温的作用进行了研究，得出热带气旋过后通常会在上层海洋引起冷 迹, 即路径附近的海表面温度降低，有 43.7%的热带气旋(46.7%)引起的最大降 温位于热带气旋路径右侧2。热带气旋过境时，海面及海面以上的风力十分的大，由于夹卷作用，会引起 巨大的波浪和海流，再加之热带气旋的路径难以预测，通过过去的测量仪器很难 精准的测得热带气旋经过时海洋上层的实际观测资料。为了研究1999年8月 Den2nis飓风经过前后北大西洋海域海洋上

6、层的变化，D Asaro曾利用空投中性浮 子(观测深度和温度)来进行统计研究；一些锚碇浮标的时间序列观测资料也被用 于偶然经过的热带气旋对海洋影响的研究15。而近来，由于卫星的发展，人们 将卫星遥感数据广泛的应用于研究海洋上层对热带气旋的响应，例如用TMI和 Windsa t等资料来反应热带气旋过境前后大气背景场的变化。从2000年国际Argo计划正式的实施到现在，已有成千上万的Argo浮标被 投放到全球的各个大洋中，截止 2012年 3月 21 日，全球各大洋一共投放了 8512 个Argo剖面浮标，其中活跃浮标为3324个，每年将可提供多达10万个剖面（0 2000m水深）的海水温度和盐度

7、资料，每个浮标每隔10d发送一组取自2000m到 海面的温度和盐度剖面资料。在全球大洋内每隔大约3 个经纬度布设一个浮标, 其数据通过卫星快速传送到气候（或海洋）预报中心16。大量的同步的Argo资料 将会使人类能更好地监测全球海洋上层的动态变化 , 可大大地加深对海洋混合 层、温跃层的温度、盐度垂直结构、环流及能量、淡水平衡过程的了解, 提高对 中尺度海气相互作用过程 （ 热带气旋和热带气旋风暴 ） 的预报能力, 揭示海气 相互作用的机理, 进一步完善海气耦合模式 , 提高长期天气预报和短期气候的 预测能力。本文就是针对 Argo 浮标的数据对南海热带气旋和南海海洋上层的相 互影响进行研究。

8、2 资料和处理本文要研究的是热带气旋过境前后海洋上层的各要素场的变化，所用的数据 来自法国海洋开发研究院（ifremer）或美国全球海洋数据同化试验（GODAE） 设立的全球Argo资料中心（GDACs ）,结合日本气象厅（JMA）所提供的热 带气旋数据，根据台风的路径筛选出 2011 年时间上在热带气旋过境前后，空间 上位于南海热带地区（323 N, 100122 E）的Argo浮标，将台风中心位 置与相应的 Argo 浮标对应起来，经过计算、统计、对比，得出热带气旋过境前 后海洋上层的相应，包括混合层的深度、温度变化。对个例2011年6月第4号 台风HAIMA和8号台风NOCK-TEN进行

9、个例分析，挑选出这两个台风强度、 路径、经历时间、风速等详细的数据，通过TMI、Windsat绘制出的海表面温度 和风场分析台风经过前后的背景信息，筛选与各台风相对应的Argo浮标进行计 算、差值等处理，得到混合层深度、混合层温度等数据，最终总结南海海洋上层 对台风的各种不同的响应。2.1 热带气旋观测资料和处理热带气旋的观测资料来自日本气象厅（JMA）,该资料涵盖2011年所有21 个台风，并且包括 21 个台风的名字、经历的时间，对应时间的等级、台风中心 位置(经纬度)、中心气压值、风速值等信息，并且其从达到热带低压级别开始 每 6 个小时进行一次记录。图 1 2011 年西太平洋台风路径

10、图由台风中心位置的坐标，我们得到了如图 1 所示的 21 条南海热带气旋的路 径图。本文所研究的是南海热带地区(323 N, 100122 E)的台风对海洋 上层的影响，因此本文将途径南海的台风全部筛选出来，以供研究，得到 8 条台 风 SARIKA、HAIMA、NOCK-TEN 、NESAT、HAITANG、NALGAE 、BANYAN、 WASHI。3 号台风 SARIKA 有别于其他的 7 个台风，是唯一的西北向台风于 6 月 8 日生成于南海的东部，到6月10日00时达到最强，中心低压996hPa，最大风 速为40m s 1，到11月6日降低为热带风暴，观测数据较少台风HAIMA和台风

11、NALGAE路径有别于台风SARIKA但其二者同为东西走向， 其二者不同的是台风NALGAE的强度要远远强于台风HAIMA,因此可以做相应的比 较， 4 号台风 HAIMA 于 6 月 16 日生成于西太平洋，到 6 月 19 日移动到南海，对南海的海洋造成影响，到6日22日达到最强中心低压为990hPa,风速为 40ms-1，走向为东西走向横贯南海，具有较多的观测数据供个例研究；19号 台风NALGAE也是在太平洋生成的，整个台风的生命期为9月26日到10月5日， 台风发展为最强时，位于南海的东部边缘，中心气压为935hPa,风速为95ms-1， 该台风强度比较的强，在接下来的 48 小时内

12、，对南海中心的影响也是不可忽视 的。2.2 Argo 浮标的观测资料和处理Argo 浮标以10 d 为周期,测量海面到预定深度(一般2 000 m) 之间的海水 温度、盐度和深度。Argo资料水深的精度为0.1m,温度的精度为0.001 C。本 文所用的Arg o浮标的观测数据是从全球各大洋的Argo浮标进行筛选。对于Argo浮标的筛选，首先将空间上位于南海热带地区(323 N，100 120 E)的Argo浮标筛选出来；按照南海的台风经历的时间，从6、7、9、10、 12月份的Argo浮标中，挑选出各台风影响南海时间段内所有的浮标；经过筛选过， 所剩的浮标数量较少，最终将浮标的时间地点和台风

13、中心的时间地点结合起来， 找出台风经过之前10天内、台风经过时，以及台风离开后7天之内的距离热带气 旋气旋中心200千米范围内的浮标。在18号HAITANG和21号台风WASHI在台风半径200km内没有相匹配的 可以用来研究的Argo浮标，因此本文主要是对2011年经过南海的其他6个热带 气旋进行统计、分类、探究，通过对应地理位置和时间的 6个 Argo 浮标来反应 台风经过后这 8 个热带气旋对南海海洋上层的影响。 Argo 浮标的数据本文主要 应用到得有它的浮标号、经纬度、时间、深度、温度、盐度，由于混合层的温度 垂直变化很小，因此取混合层表层的温度即海表面温度为混合层的温度(MLT)；

14、 在计算混合层的深度方面，有人的定义是混合层为比海表水温低0. 5 C的深度 以上的水层16，由Argo浮标数据的精确度较高，温跃层也存在一定的厚度，为 了减小误差，因此取垂直方向海温的梯度小于0.1C dbar-1为该浮标所测海域 的混合层来计算得混合层的深度(MLD)更为准确。2.3 TMI 数据资料本文对南海海表面温度SST的研究，利用微波卫星遥感所观测的高分辨率TMI 月平均数据资料，该数据资料提供了从2000年12月到 2012年 4月的海表面温 度SST资料，分辨率为0.25X0.25。微波卫星遥感的优点是它的观测不受 各种天气现象的影响（如云、雨天气），对全球的海气要素进行测量，

15、十分有利 于对台风这种剧烈的天气现象进行测量。2.4 WindSaT 数据资料本文所使用的海面风场数据是全球快速散射卫星（WindSa t）的观测，由美 国遥感系统（RSS）提供的。该数据提供了全天气方向和风速、低频风速、高频 风速信息，风向分辨率为1.5X1.5。，风速分辨率为0.2X0.2。本文所 选来分析热带气旋过境时的海面风场特征的海面风资料为三天平均的低频风速。3 2011年南海热带气旋特征分析3.1 南海台风的概况编号名称等级路径生成源地最低气压（hPa）最人风 速（kt）生命周 期（d）开始影 响南海 的时间 （月、日）1103SARIKATS西北向南海996402.56.81104HAIMATS东西向太平洋985408.756.191108NOCK-TENSTS东西向太平洋985507.257.261117NESATTY东西向太平洋950807.759.261118HAITANGTS转向南海9963539.241119NALGAESTY东西向太