一种海洋涡旋脱离新的判定方法技术

本发明专利技术公开了一种海洋涡旋脱离新的判定方法，应用在阿古拉斯流流域，当涡旋脱离呈现出两个反气旋涡旋夹一个气旋涡旋的情况下，所述判定技术方法步骤包括：(1)识别并跟踪涡旋；(2)提取所需的每日涡旋数据，包括涡旋边缘坐标、圆心坐标（利用海表面异常数据）；(3)根据坐标选择出涡旋圆心下半区域；(4)计算选定区域内的涡动动能EKE。(5)分析计算结果。计算得到的脱离气旋涡的EKE在脱离点（0点）达到10天内的上升峰值，并在脱离后下降。本发明专利技术不单纯依靠SSH，而是根据观察到的两个反气旋涡夹气旋涡的特殊脱离现象，选取与脱离主体接触面最大的脱离气旋涡的下半部分，用气旋涡自身的动力学变化趋势判定脱离，并缩小计算脱离涡旋与主流之间动力转换的误差，更有物理意义和科学意义。义。义。

【技术实现步骤摘要】
一种海洋涡旋脱离新的判定方法


[0001]本专利技术属于涡旋脱离判定
，具体涉及一种海洋涡旋脱离新的判定方法。

技术介绍

[0002]中尺度涡旋在世界海洋中无处不在，它们在海洋环流以及热量和质量输送中发挥着重要作用，对生物生产力、上层海洋生态学和生物地球化学有着深远的影响，从而对元素循环和通量也有影响。目前对于涡旋脱离的研究集中在墨西哥湾和中国台湾黑潮区域，研究都集中于讨论涡旋脱离的动力学机制、能量分析等，参考的因素包括涡动动力（EKE）、斜压正压不稳定、平均涡度等。但是在判定涡旋脱离的标准上，没有将影响涡旋脱离的动力学因素引入，都是将海表面高度（SSH）作为惟一的参考因素，或在研究特定区域时加上区域特有的影响因素，例如平面异常数据（SLA）等。
[0003]Jr在对于墨西哥湾的涡旋脱离现象的研究中，根据他所学习的书籍，提出一种涡旋脱离的判定标准为：当涡流开始通过打破17厘米的SSH等值线而从环流上拉开时，且随后没有发生明显的重新附着。
[0004]这种利用SSH判定涡旋脱离的标准，在Zhang对南海东北部黑潮环流（KLC）涡旋的衰减的研究中也提到过。结合画平面异常数据（SLA）和SSH，Zhang提出对反气旋涡旋从黑潮环流脱离的判定依据为：如果在KLC内发现具有正SLA中心的封闭海SSH等值线，并且其最外层封闭SSH等值线的直径大于100公里，则认为反气旋涡旋（AE）形成。如果AE的SSH等值线与黑潮的SSH等值线完全脱节，则认为AE从KLC中脱离或脱落。
[0005]基于上述现有技术方案，仅仅基于SSH的涡旋脱离判定，对数据精准性要求高，且在不同区域内，SSH数值不能利用统一标准。Zhang等人将SSH与SLA结合判定涡旋脱离，降低了对SSH的依赖，但无法反映出涡旋脱离的过程中动力学的变化，是一种仅限于肉眼观察的判断方法。
[0006]丁雅楠等人在对黑潮延伸体（KE）流轴脱落涡旋的研究中，以90cm绝对动力地形（ADT）等值线作为KE流轴，当气旋涡（反气旋涡）ADT等值线完全与KE脱离，便判定涡旋脱离。丁雅楠等人提出的判断标准考虑了地形对于脱离过程的影响，但是地区针对性强，并且也无法反映涡旋脱离过程中动力学的转换。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种基于动力学的判定指标，反映阿古拉斯流流域涡旋脱离过程中动力学的变化，并以此确定脱离标准，具有理论和实际的意义。
[0008]为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案，判定阿古拉斯流流域内涡旋脱离的标准，包括如下步骤：步骤（1）确定涡旋脱离呈现出两个反气旋涡旋夹一个气旋涡旋的情况下识别并跟踪涡旋；步骤（2）提取所需的每日涡旋数据，包括涡旋边缘坐标、圆心坐标（利用海表面异
常数据）；
[0009]其中代表海平面异常，是科里奥利参数，是重力加速度。
[0010]步骤（3）根据坐标选择出涡旋圆心下半区域；步骤（4）计算上述区域内的涡动动能EKE;
[0011]其中和是纬向地转流和径向地转流的异常。
[0012]步骤（5）分析计算结果。
[0013]本专利技术的有益效果在于：该方法相较于以往的判定方法在阿古拉斯流流域更加适用，是通过涡旋脱离时的动力学转换来确定判定依据，比传统的仅利用SSH更具有科学性。只动态选取半个涡旋，缩小计算脱离涡旋与主流之间动力转换的误差，为涡旋脱离的动力学研究提供便利。
[0014]本专利技术不单纯依靠SSH，而是根据观察到的两个反气旋涡夹气旋涡的特殊脱离现象，选取与脱离主体接触面最大的脱离气旋涡的下半部分，用气旋涡自身的动力学变化趋势判定脱离，并缩小计算脱离涡旋与主流之间动力转换的误差，更有物理意义和科学意义。
附图说明
[0015]图1为根据涡旋圆心变化，确定与主流相接的半个涡旋示意图；图2为以实例2的脱离气旋涡为例，选取了脱离的气旋涡的下半部分示意图；图3为实例1和实例2中脱离的气旋涡下半部分EKE变化曲线图。
具体实施方式
[0016]下面结合实施例和附图对本专利技术做进一步的说明：一种海洋涡旋脱离新的判定方法，应用在阿古拉斯流流域，当涡旋脱离呈现出两个反气旋涡旋夹一个气旋涡旋的情况下，具体判断步骤如下：步骤（1）识别并跟踪涡旋。随机挑选观察2010年和2012年阿古拉斯流流域脱离的涡旋（图1）。数据来自C3S海平面数据集，其空间分辨率为1/4
°×
1/4
°
。由SSH数据观察可得，图1中气旋涡脱离的时间是2010.8.26，所有小于0的SSH等高线与其下方气旋涡断开，这是以SSH为脱离标准可判定涡旋脱离时间。涡旋识别跟踪和数据获取利用董昌明等人开发研究的近全球海洋中尺度涡旋大气
‑
海洋生物相互作用观测数据集。
[0017]步骤（2）提取所需的每日涡旋数据，包括涡旋边缘坐标、圆心坐标（利用海表面异常数据）。表1仅截取部分数据。表中显示的实例1中，气旋涡脱离后8天数据缺失。由于涡旋识别时要考虑涡流走向、涡旋寿命、涡旋形态等，因此会存在涡旋识别不出，数据缺失的情
况。
[0018]表1脱离的气旋涡的圆心、涡旋边缘数据
[0019]步骤（3）根据坐标选择出涡旋圆心下半区域。由于观察到阿古拉斯流回流区脱离的气旋涡旋大多呈现两个反气旋涡旋夹一个气旋涡旋的形态，因为考虑到涡旋之间的作用力和接触面，减小计算时产生的误差，只选取脱离的气旋涡旋的下半部分。具体操作为，以圆心的纬度为上边界，涡旋边缘点的纬度为下边界，u、v数据的分辨率为截取宽度，获取下半气旋涡旋的数据点。图2以表1中实例2为例，描述了大致的选取范围。
[0020]步骤（4）根据上述操作选取的数据点，计算涡动动能EKE，
[0021]其中和是纬向地转流和径向地转流的异常图3为实例1、2的EKE值变化曲线，横轴的0点为脱离点，负数代表脱离前的天数，正数为脱离后。
[0022]步骤（5）分析计算结果。由图3的变化曲线可得，实例1和实例2中脱离气旋涡的EKE都在脱离点（0点）达到10天内的上升峰值，并在脱离后下降。
[0023]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本专利技术。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本专利技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本专利技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海洋涡旋脱离新的判定方法，其特征在于：方法具体如下：步骤（1）确定涡旋脱离呈现出两个反气旋涡旋夹一个气旋涡旋的情况下识别并跟踪涡旋；步骤（2）提取所需的每日涡旋数据，包括涡旋边缘坐标、圆心坐标；步骤（3）根据坐标选择出涡旋圆心下半区域；步骤（4）获得选定区域内的涡动动能EKE；步骤（5）分析计算结果。2.根据权利要求1所述的一种海洋涡旋脱离新的判定方法，其特征在于：步骤（1）采用全球海洋中尺度涡旋大气
‑
海洋生物相互作用观测数据集来识别跟踪涡旋以及相应数据的获取。3.根据权利要求2所述的一种海洋涡旋脱离新的判定方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕海滨，丁晓琪，沈昊，张莉琼，柏林飞，
申请(专利权)人：江苏海洋大学，
类型：发明
国别省市：