论文总字数：17867字

目 录

摘要 2

Abstract 3

1.引言 4

2.海流速度的对比 5

2.1 AMISOR1站 5

2.2 AMISOR2站 7

2.3 AMISOR3站 8

2.4 AMISOR4站 10

2.5 AMISOR5站 11

2.6 AMISOR6站 12

2.7 AMISOR7站 14

2.8 季节变化 15

2.8.1 300m深季节变化 15

2.8.2 500m深季节变化 17

2.8.3 700m深季节变化 19

3.温盐对比 22

3.1 AMISOR1站 22

3.2 AMISOR2站 23

3.3 AMISOR3站 25

3.4 AMISOR4站 26

3.5 AMISOR5站 28

3.6 AMISOR6站 29

3.7 AMISOR7站 31

4结论 32

5.讨论与展望 33

参考文献： 33

致谢 35

基于ADCP站点数据评估MITgcm对普里兹湾环流的模拟能力

韦振琛

, China

Abstract: This paper compares the ADCP (Acoustic Doppler Current Profilers) site data of the AMISOR (The Amery Ice Shelf Ocean Research) 1-7 stations set up by Cooperative Research Center for the Antarctic and Southern Ocean Environment at the front of the Amery Ice Shelf, to the simulated results of MITgcm (The Massachusetts Institute of Technology General Circulation Model) to evaluate the simulate circulation in Prydz Bay. The results show that the terrain of some sites in the model is too shallow and does not match the actual terrain. Tidal effects do not significantly improve the model results. The simulated velocity at the site over the eastern flank of the ice shelf is greater than the observed velocity, and the simulated velocity over the western flank of the ice shelf is smaller than the observed velocity. The simulated salinity is generally lower than the observed salinity, and the salinity difference at some sites can even be close to 0.2. The simulated temperature at the sites on the western flank of the ice shelf front are in good agreement with observation, and the simulated temperature over the eastern flank the ice shelf differs largely from the hydrographic observation.

Key words: ice shelf-front , Prydz Bay Circulation, MITgcm, simulation assessment

１ 引言

南极普里兹湾是南大洋中深深嵌入南极大陆的一片水域，它位于印度洋扇区，是除威德尔海和罗斯海之外南极大陆最大的海湾。普里兹湾海区环流存在一个顺时针的流涡。这是经过现场温度、盐度观测计算的动力高度分布，地转流计算和数值模型模拟等多方面验证后的结果^[1,2,3,4]。Smith等^[5]根据调查资料指出普里兹湾存在一气旋式环流。Middleton等^[6]对普里兹湾的热盐结构和混合进行了研究。Nunes等^[7]的研究给出了普里兹湾海域环流的更多细节和西向的沿岸流特征。侍小兵等^[8,9]依据第7次南大洋科考中的观测结果，通过动力计算分析，认为普里兹湾存在顺时针环流和垂直环流，并利用一个斜压的三维诊断数值模式和实测的风速和温盐场,模拟了普里兹湾的夏季流场。蒲书箴等^[10]对普里兹湾夏季上层水及其北向运动特征进行了分析研究。史久新等^[11,12]利用冰-海耦合数值模式和气候型的逐月平均大气强迫场研究了普里兹湾区的环流及其季节变化。这些人都是通过调查资料或者模式结果直接分析得出结论，并没有做过以观测资料对模式的模拟能力进行评估的工作，所以本文的目的就是进行这项工作。假如模式模拟结果很好，说明此模式的模拟能力强，我们就可以继续用这模式进行更深的研究；若是模拟结果很差，说明模式的模拟能力弱，我们可以知道这模式哪里还有缺陷，以便进一步完善。

本文所用到的观测数据是澳大利亚的南极和南大洋环境联合研究中心在调查普里兹湾时，在埃默里冰架前缘设置的AMISOR1-7站（图1）的ADCP站点数据，数据记录时间是从2001年2月1日至2002年2月27日。MITgcm的动能和热能在运行到3000天后已经稳定（图2），所以取模式稳定后无潮汐时的数据和有潮汐时的数据与观测数据进行比较，并观察潮汐对模式结果是否有所改善。本文第2节为海流速度的对比，第3节为温盐的对比，第4节为总结，第5节为讨论与展望。

图1 观测站点（绿色点）

图2^[14] （a）模式中整个区域的动能（蓝色）和冰架下的动能（绿色）随运行时间的变化（单位为×10⁴m²s^-2）

（b）为模式中整个区域的热能和冰架下的热能随运行时间的变化（单位为×10²²J）。

2.海流速度的对比

2.1 AMISOR1站

陈红霞等人^[13]通过分析观测资料显示在埃默里冰架前缘，流速分布呈东进西出的特征。AMISOR1站点是这七个站点最东边的一个站，正好处在埃默里冰架前沿的入流区。从图3a可以看出， 模式在735m处没有模拟到海流，而仪器观测到了，说明此站点模式的深度要比实际深度浅。在367m处，观测的海流速度的U分量较小，且在大约200天之前海流基本向西流，之后基本向东流。但是在380天附近观测到一个较强的西向海流，并且很快又改变方向向东流去。在459m处海流速度的U分量与367m处的情况基本一致，但是其波动幅度较367m处要小。在571m处观测的仪器在240天左右坏了，所以在这之后没有数据记录下来，而大约240天之前观测到的速度也很小，基本是向西流动。但在模式中，不论是有无潮汐影

图3a AMISOR1站观测（黑色）、无潮汐（红色）和有潮汐的模式（绿色）的海流速度U分量

图3b AMISOR1站观测（黑色）、无潮汐（红色）和有潮汐的模式（绿色）的海流速度V分量

响，其海流速度的U分量都比观测的大，海流也一直向西流动，且在有潮汐影响的模式中， 冬

季和春季海流速度的U分量的大小比无潮汐影响的模式要大，夏季和秋季则相反。

在图3b中，观测到的海流速度V分量的趋势与无潮汐影响和有潮汐影响的模式模拟到的基本一致，且在没有潮汐影响时的模式比受潮汐影响的更接近观测。但是在模式中，无论是否有潮汐，模式模拟的速度V值基本都比观测值要小，且波动幅度小，在250天左右仪器观测到海流速度V方向的突变模式都没有模拟到。

结合图3a和图3b，发现模式模拟到海流速度的U值很大，V值小，说明这里有一条强的西向流，并且受到普里兹湾东岸流（PBECC）的影响在春季和夏季有海流流向埃默里冰架，这和Liu^[14]他们用这模式模拟得出的结果相一致。但是从观测数据来看，U和V的大小相差不大，说明这里并不是单向流动，全年都有海流流向埃默里冰架；并且随着深度的增加，速度越来越小，陈红霞^[13]在研究冰架前缘海流状况时得到的结果与这里得到的结果相一致，在模式中AMISOR1站也体现出了这个特点。

2.2 AMISOR2站

由于AMISOR2站点与AMISOR1站较近， 在模式中受到AMISOR1站西向流的影响，如图4a所示，此站模拟的海流速度U分量方向基本向西；随着深度增加，速度越来越小；在春季和冬季有潮汐影响的模式得到的U分量要比无潮汐的模式要大，夏季和秋季则相反，这与AMISOR1站得到的结论一致。观测到的U分量的均值基本比模式模拟到的要小，但其方向经常发生变化，且变化迅速，速度梯度也大。而模式的速度梯度较小，速度方向也没有发生变化。

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