普里兹湾及其邻近海区冰-海相互作用的数值研究 Ⅱ.环流

对于普里兹湾海区的环流，特别是深层环流，迄今为止知之甚少。虽有一些直接测流资料，但极为零星、难以深入分析。而早期的研究大多是基于动力高度的计算结果，只是近些年来，利用卫星遥感资料和漂移浮标资料，才使该区的环流研究工作取得了进展。Grigor yev(1967)基于动力高度计算，最早给出了背里兹湾水平环流的基本图像。Smith等(1984)和Middleton等(1989)根据澳大利亚在 BIOMASS计划期间取得的资料，给出了较新的表层动力高度分布，乐肯堂等(1997)根据中国南极考察资料，也获得了本区的地转流场。在WOCE计划中，普里兹湾海区附近设有S2(60°E)，S3(90°E)，S10(60°S)三条断面，通过对这些WOCE资料的分析和研究，对该海区的环流有了进一步的了解。在南大洋可以通过研究卫星图片上浮冰或冰山的运动来了解表层流场的情况(Tchernia，et al.,1980)，也可以在浮冰或冰山上安装仪器，进行跟踪。Allison(1989)在1985年和1987年夏末，将浮标观测系统固定在海冰上，并对这些浮标进行了长时间的跟踪，得到了浮标漂移的轨迹图。Park等(1995)利用在 TOPEX/ Poseidon计划中获得的最初18个月(1992年10月至1994年3月)的卫星高度计资料，计算出了南印度洋的表层平均流场，并与利用70年的历史资料计算的动力高度结果以及数值计算结果进行了比较，说明传统的动力计算无法揭示正压流以及地形作用的影响。最近，英国学者利用一个涡分辨率的数值计算模式(FRAM)对南大洋环流进行了模拟，其计算域覆盖了24°S以南的整个南大洋海区，纬向间距为0.25°，经向间距为0.5°，垂向分为32层。该模式模拟的结果给出了有关南大洋环流的更为详尽的图像。 南大洋著名的南极绕极流(ACC)是一支主要由盛行西风驱动的、东向的强大海流，是世界大洋中惟一东、西贯通的洋流。以往的研究表明，在普里兹湾海区的大陆架以北，主要流动是向东运动的ACC的一部分(Callahan，1972；Jacobs，et al.，1977；Smith， et al.，1984; Middleton，et al.，1989)。ACC在流经普里兹湾海区以北的海域时，受到凯尔盖朗海台的阻挡使其环流形式有了很大的改变(Park，et al.，1995)。乐肯堂等(1997)研究表明，普里兹湾海区的ACC具有相同量级的正压分量和斜压分量。在近岸区域，由于东风的駆动,沿岸环流基本上是向西流动(Smith,et al.,1984)。但是流动很不稳定,除了有向西的风生流动外，时而还出现向东的流动(Middleton，et al.，1989)。在某些区段，南极沿岸流不仅是风生的，而且也含有斜压成分(乐肯堂等，1997)。 普里兹湾内的夏季流场基本上是气旋型的。Grigor yev(1967)，Smith等(1984)以及Middleton等(1989)均报道了湾内有一个封闭的气旋式流涡。乐肯堂等(1997)采用动力计算所得到的地转流场也呈现出类似的结构。但湾内的气旋式流涡是不稳定的，这与不稳定的东风的变化有关。 Middleton等(1989)认为，在普里兹湾中，陆架水在近岸东风的作用下向西运动，在普里兹湾以西形成一支具有准地转平衡的沿岸流，这支沿岸流在陆架外缘有一个顺坡向的分量，这一推断获得了1985年在普里兹湾内布设的三个浮标站资料(Hodgkinson，et al.，1988)的支持，尤其是莫森站附近的4号浮标资料证实，该处接近冰冻的冷水有一个向海底运动的较大的顺坡分量。乐肯堂等(1996，1997)的研究表明，由于陆架水与深层水在400-600m处混合后产生增密现象，增密后的混合水因其密度大于下层水的密度而下沉，从而产生了上述的向海底运动的顺坡流速分量。 为了尽量消除初始条件对计算结果的影响，我们使模式进行2年的运算，在第2年的2、5、8、11月的14日输出结果，分别代表南半球夏、秋、冬、春四季的情况。