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近年来，南海陆架环流结构与中尺度涡旋的研究已成为南海物理海洋学的一个重要内容。本论文着眼于冬季南海北部环流和涡旋的演变特征，在细致刻画冬季环流和涡旋时空变化的基础上，探讨了冬季东北向逆风海流与南海北部中尺度涡旋的关系;进而详细研究了冬季暖涡的垂向和水平结构、对西北太平洋通过吕宋海峡入侵南海的影响、暖涡引起的海水化学要素分布的变化、以及反气旋暖涡的强度变化、传播特征及其生消的动力机制等。具体研究内容如下: 本论文先通过现场观测资料和高分辨率数值同化模拟的结果，对冬季南海北部的流态进行了细致分析。结果表明，东北风盛行期间，广东沿岸流流向西南，且在粤东沿岸海域存在显著的下降流。值得注意的是，在传统认为的南海暖流区域并未观测到持续的东北向流，南海北部的陆架和陆坡环流均以西南向流为主，其主要驱动力为东北风应力。在南海北部陆架，不仅存在着沿等深线方向的运动，还存在垂直于等深线方向的运动。在南海北部陆架坡折带，观测到了底层流强化现象，且流向与表层相反，这一流态可能与浮力驱动过程有关。当正压流速分量较大时，以底部作为无流面计算得到的地转流速与真实流速之间存在较大差别。 随后，根据有针对性地布放在传统南海暖流流幅范围内的5套锚系潜标海流资料（观测时间为冬季，观测至少持续93d以上）以及对应时间的卫星高度计海表高度资料，对南海暖流对应的冬季东北向逆风海流的出现时间及其与涡旋之间的关系进行了深入分析。分析结果表明，5个锚系潜标站所观测到的东北向流主要是受反气旋涡旋的影响所致。从5个锚系潜标站的北向流出现原因、持续时间和出现深度来判断，北陆坡南海暖流在我们观测期间是不存在的。持续的西南向余流表明，冬季存在西向的北陆坡流，可能来自吕宋海峡的黑潮分支。 在认识到涡旋对南海北部环流的重要影响之后，本文进一步通过实测剖面温盐、海流、HYCOM模式结果及卫星遥感等资料，对2009-2010年冬季南海东北部反气旋暖涡个例进行了深入研究分析，该暖涡在地转流场、航载ADCP实测海流及卫星高度计资料中均得到了证实。研究发现该暖涡显著影响了西北太平洋水在上层通过吕宋海峡对南海的入侵，西北太平洋水体对南海北部上层水体温盐性质的影响自东向西呈减弱趋势，影响范围可达114°E附近。入侵过程中受反气旋涡旋的影响，海水的垂向和水平结构发生了很大变化，特别是涡旋中心区域，上层暖水深厚，混合层和盐度极大值层显著深于周边海域。暖涡的存在还显著影响了海水化学要素的空间分布，暖涡引起的海水辐聚将上层溶解氧含量较高的水体向下输运，使次表层的暖涡中心呈现高溶解氧的分布特征。该暖涡是一次持续时间较长且强度很大的中尺度过程，影响深度达1000 m，具有显著的正压结构。通过卫星高度计的海表高度资料和HYCOM模式海流资料分析发现，该反气旋暖涡首次出现在吕宋海峡西侧海域，12月份，在吕宋海峡附近（涡旋中心位于119.7°E附近）盘旋数周后沿着大陆坡约2000m等深线逐渐向西南方向运动，直到1月15日该涡旋中心移动至118.7°E，在此期间，温跃层和盐度异常显著增强，这个阶段为涡旋的成长期;1月15日左右，该涡旋的强度达到峰值，并一直持续到2月23日，这个阶段为涡旋的成熟期;随后该反气旋暖涡显著减弱并最终在西沙群岛附近海域消散，这个阶段为涡旋的衰退期。 最后，论文选取若干个具有代表性的南海北部反气旋暖涡，从能量收支的角度对其成长过程进行了研究分析。结果表明，该海域反气旋暖涡的生成主要依赖于通过正压不稳定(BTI)和斜压不稳定(BCI)引起的能量转化，这主要由黑潮通过吕宋海峡入侵产生的水平流速剪切和密度锋面所致。黑潮入侵引起的水平流速剪切产生的正压不稳定在反气旋涡旋的生成中起主导作用，其次是由于密度差异引起的斜压不稳定，平流作用输入的涡旋能量和风应力做功的作用相对较小。 上述研究成果有助于进一步认识南海北部的环流和涡旋动力过程，对于提高南海北部环流的模拟预测水平、促进南海北部生态系统动力学研究等方面都具有重要的科学意义。