西风下垂直结构

西太平洋区域的复杂和rapidly-varying垂直结构电流在该地区已经注意到从最早的邮轮(Hisard et al ., 1970)。在巡航170°E 1967年3月,信风占了上风,赤道洋流上面有两层结构,向西秒60米深度,和一个向东赤道潜流下面(EUC)。这是典型的中央太平洋信风政权;意味着它已被证明是一个直接的结果风力摩擦电流在表层,与气压的压力梯度由于温跃层向东倾斜产生一个电流低于(McPhaden和塔夫特,1988)。在随后的一个月内,西风风突然发生,Hisard et al。

图6.4。纬向当前的例子说明地下西向东喷气(SSWJ)夹在摩擦表面电流和向东EUC 200米。向东孵化和坚实的轮廓显示电流,灰色阴影和轮廓破灭表明西电流。10 cms_1等高线间距。测量是由船上声学多普勒目前分析器(ADCP) 156°E在12月8日至11日,1992年,Le Noroit R / V。只有当船在空间站获得的数据被用来构建部分。

图6.4。纬向当前的例子说明地下西向东喷气(SSWJ)夹在摩擦表面电流和向东EUC 200米。向东孵化和坚实的轮廓显示电流,灰色阴影和轮廓破灭表明西电流。10 cms_1等高线间距。测量是由船上声学多普勒目前分析器(ADCP) 156°E在12月8日至11日,1992年,Le Noroit R / V。只有当船在空间站获得的数据被用来构建部分。

(1970)观察到一个三层结构,与东流超过60米深度,向西流从60米到175米,和下面的向东EUC(类似于图6.4);这些被称为“扭转飞机”,夹在地下西目前被称为西喷气(SSWJ)。

自从Hisard et al。(1970)的研究中,已经有许多报道这样的逆转西赤道太平洋的飞机(McPhaden et al ., 1988、1990、1992;Delcroix et al ., 1993;克罗宁et al ., 2000)。一般来说,他们不是在太平洋中部或东部,尽管几十年停泊速度时间序列在几个不同的地方;然而,韦斯伯格和王(1997)显示的一个例子简要扭转飞机在170°W在西风的eastwardmost普及率在1992年1月,在那一年的厄尔尼诺现象的高度。似乎深温跃层和厚,弱分层表层速度的复杂结构必须存在,从而限制扭转飞机暖池,除了偶尔在厄尔尼诺现象期间当这些条件向东传播。

很快就认识到,向东表面电流与扭转相关飞机的一个例子是吉田喷气(吉田,1959)。吉田飞机简单,加速平衡:

(u, v)的纬向和经向速度分量,f是科里奥利参数,rx是纬向风应力,h是加速层的厚度,p是压力(r和p除以密度的简单符号)。的纬向飞机(6.1)的解衰减指数远离赤道的经向赤道的规模罗斯比半径(通常是300公里)。远离赤道,子午运输(6.1)大约是艾克曼辐合(西风),反过来加速带状喷射,产生赤道下降(6.1 c)提供了经向压力梯度geostrophically平衡飞机(6.1 b)。为西风爆发7.5级(如女士。图6.2上),压力异常是大约0.1 Nm ~ 2。100层厚度,纬向的加速度在赤道(6.1)所示的10 cms_1 day_1,可比在这些条件下观察,表明一个非常快速的电流可以旋转的时间尺度内西风爆发(McPhaden et al ., 1988年,1992;拉尔夫et al ., 1997;克罗宁et al ., 2000)。吉田飞机似乎是一个共同的和健壮的特性下的西太平洋西风爆发,和经常观察(McPhaden et al ., 1990;Delcroix et al ., 1993)。由于吉田平衡不考虑区域差异,飞机到处都是假定发生在风; an unresolved question concerns the possible convergence at the east edge of the jet (Richardson et al., 1999; Cronin and McPhaden, 2002; Lengaigne et al., 2002).

克罗宁et al。(2000)诊断COARE地区纬向动量项在1992年3月- 1994年4月。图6.5,从这篇论文,表明近地表纬向加速度是近阶段佳人,飞机大约3天内达到最大速度的峰值风。例子下加速表面电流的西风爆发是很常见的(例如,图6.2)。一个模型响应的冲动迫使简化假设线性情况,摩擦动力学在均匀混合层上面一把锋利的温跃层(McPhaden et al ., 1988)。与流行zonal-wind迫使他们对剪切流的解决方案是一个抛物线速度剖面风的方向加速,最大的表面和衰减到零混合层的底部。与垂直涡流粘度从观察到的剪切情况估计,剪切概要设置在几天之内。

吉田飞机将加速没有绑定除了区域压力梯度项,省略了(6.1),成为重要的几天到几周和结果在赤道开尔文和罗斯比波发出风片的边缘(McCreary, 1985)。(经向风的形象决定了开尔文和罗斯比波;看到理查森et al ., 1999)。开尔文波的部分ut -阵线=傅tx / h = py

纬向当前当地加速度压力

150——我。——- V ^ Co ZJ \ . .——”“哦|—

(a) (b) (c) 300年设定h——i-i-i——我——i-i-i——我——i-i-i—

纯0 5 10 15 20纯0 5 10 15 20纯0 5 10 15 20 10 15 20 25 30滞后(天)滞后(天)滞后(天)T (C)

图6.5。当地的纬向风应力和滞后相关性(a)区域,(b)当地区域当前加速度,和(c)区域压力梯度力深度的函数,在0°、156°E。一个积极的滞后意味着风应力异常变化发生前各自变量。(d)平均温度及其标准差信封在0°、156°E。两水平线显示的平均深度28°C和20°C等温线,定义表面,中间和EUC层。相关性不显著的90%置信水平上阴影。等高线间距是0.1。克罗宁et al。(2000)。

反应没有影响西方风的补丁,但东下降的信号,这样下的温跃层倾斜到东(西)风补丁和从东部边缘是平的后面前进波。罗斯比的一部分响应没有角色东补丁但有上升流信号向西。如果西风保持稳定(和海洋边界并不重要),fully-adjusted解决方案有一个平面,upwelled温跃层的西部,一个向下的斜坡下的风,和一个平面,downwelled温跃层。根据风补丁本身,地产区域压力梯度来Sverdup与风应力平衡,加速停止;事实上海浪携带wind-input动量远离迫使区域。结果是顺风飞机表面,随深度衰减,和pressure-gradient-driven逆风当前下面,随着摩擦的影响下降与深度。为稳定东风,这两层结构描述了意味着局势中央太平洋,西SEC在表面和EUC之下。(讨论非线性与这些发行量相关联的,看到的,和其他很多调情和Pacanowski, 1980;约翰逊和McPhaden, 1993 a, b;约翰逊和路德,1994;Yu Schopf, 1997;张和Rothstein, 1998;克罗宁et al ., 2000;Lengaigne et al ., 2002;凯斯勒et al ., 2003)。西风爆发的关键问题,因此,在海浪的时间表建立压力梯度和垂直结构,允许三叠飞机存在设置。

压力梯度时间表主要取决于风片的宽度相比,波的传播时间。为典型的西风爆发迫使拿几千公里,和第一斜压模式开尔文波2-3ms_1速度,压力梯度设置大约需要10天,这是证实通过观察(图6.5 (c),看看克罗宁et al ., 2000)。

(一)

周 1 1 - 1 y V, V - 我 1 1 1 模型与理想化的风做的实验已经证明了强敏感性的海洋风获取和带状概要(理查森et al ., 1999)。 吉田动力学仅只能设置剪切的一个标志,因此只有两个叠飞机。换向飞机观察西风爆发下,然而,证明表面向东吉田飞机的可能性,一个向东EUC温跃层的中心,和向西流(扭转飞机或SSWJ)在它们之间的弱分层上温跃层(图6.2和6.4)。事实上,图6.2显示了一个相当复杂的垂直结构可以用快速发生风的变化;注意纬向目前在9月和10月初的156°E, 1992年东风下,有一个表面西当前不同阶段佳人,附近的一个地下向东当前80,显然是由浅压力梯度反应东风SSWJ的遗迹,130产生的西风带9月初,和EUC海拔240米以下。这表明,相对分散的西太平洋温跃层可以支持压力梯度逆转在垂直(克罗宁et al ., 2000)。观察显示EUC的例子几乎不受干扰的流动在发生重大西风吉田飞机的形成和SSWJ持续几个月(例如,图6.2,右面板),反之相反的压力梯度延伸到中央温跃层和EUC放缓SSWJ发展(McPhaden et al ., 1992;见图6.2,左面板)。平均压力梯度和纬向当前EUC-level弱与当地纬向风的滞后约15天(克罗宁et al ., 2000;参见图6.5 (c))。一个可以想象的不同反应敏感地依赖于先前存在的分层和当前结构:特别是美国证券交易委员会(SEC)的厚度和温跃层它延伸到多远,以及上面的上层温跃层EUC是否可以调整生产压力梯度使吉田喷气稳态,从而创建一个SSWJ,没有涉及到较低的等温线。模型实验,试图孤立这些影响已经由张和Rothstein理查森(1998)和et al . (1999)。 这就提出了一个更深层的问题是什么决定了海洋的垂直结构调整时变大风。盆地规模的低频率(说6个月或更长时间),整个温跃层斜率调整斯维德鲁普平衡与风应力(McPhaden和塔夫特,1988)。在东太平洋,thermo-cline夏普和浅,风是提供相对稳定的东风,通过上升流、快速沟通温跃层异常的表面,没有复杂的垂直结构发生的机会。但在暖池,上层可以超过100厚,温跃层可以扩展到200米以上,风一般改变符号在一个月或更少,更复杂的结构是可能的。例如,张(1997)指出,尽管动力学温度变化在0°、165°E大到至少300 m,在约75米深度信号是不连贯的。设置这些逆转的垂直尺度的因素可能是相关的预先存在的分层,但这是不清楚。

继续阅读:角动量变化和地球自转

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