普里兹湾及其邻近海区冰-海相互作用的数值研究 Ⅰ.模式

南大洋在全球气候系统中起着重要的作用，对世界大洋水团的形成有重要的影响。在世界大洋中，约有55%-60%的海水特性应当归结于南大洋的物理过程。目前，南大洋的研究已得到各国海洋学者的日益关注，进展较大。但是，对于地处印度洋扇形区的普里兹湾海区的观测和研究则相对较少，其结果的差别甚大。例如底层水形成问题，有些研究者认为这一海区的底层水主要来源于威德尔海和罗斯海，本区内对底层水的贡献即使有，也是非常小的(Smith et al.，1984； Mantyla et al.，1995)。而有些研究者则从观测资料中找到了底层水有可能形成的迹象。就目前研究的结果来看，有些年份，如1982年(Middleton et al.，1989)，1987年(Woehler et al.，1988)，1991年(乐肯堂等，1996)均发现了异常高盐的陆架水，它有可能与深层水混合而形成底层水。对于该海区的环流特别是深层环流迄今为止也是知之甚少。大多数研究是基于动力高度的计算结果( Grigor yev，1967；Smith et al.，1984，1993；Middleton et al.，1989)，但他们给出的环流型式相互之间差异很大。这些差异的存在，虽然确有年际变化等因素，但也不能排除研究方法本身的局限。该海区地形复杂(图1)，海冰有显著的季节变化和年际变化(Allison et al.，1993，1994)，使得该海区的物理海洋状况非常复杂。南极地区由于环境恶劣，海洋观测集中在夏季，并且资料的连续性较差，因而使传统的研究方法受到很大限制。为了充分发挥有限的实测资料的作用，采用合理的动力学和热力学模式并利用数值方法求解模式方程，不失为一种有效的研究途径。迄今为止，这一海区的数值研究还很少，考虑热力学作用的模式则尚未见诸报道。本文将利用最新的资料和模式，并在模式中同时考虑动力学和热力学的作用，用以研究普里兹湾海区的环流与海冰的动力学和热力学过程。以往的研究发现、等密面分析是研究普里兹湾海区混合与环流的有效方法(乐肯堂等，1997)，我们将采用国际上新近发展起来的一种基于等密面的数值计算模式，研究普里兹湾海区环流和海冰的季节变化。这一工作将有助于进一步解决该海区南极底层水的形成问题，因而对于深入认识该海区在南大洋环流系统以至全球气候系统中的作用有重要意义。