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暖涡（warm vortex）是“暖性低涡”的简称，为中心暖于周围的低压涡旋。它的形成大多数是由于地形或热力作用，其强度随着高度的增加而减弱。 水平尺度一般为300—500km，厚度只有1—3km，多出现于近地面的空中。

中文名:暖涡

外文名:warm vortex

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形成原因:由于地形或热力作用

变化规律:强度随着高度的增加而减弱

简介

暖涡的水平尺度一般为300—500km，厚度只有l—3km，多出现于近地面的空中。 其强度随着高度的增加而减弱。在850hPa 或 700hPa上较清楚。它的形成大多数是由于地形或热力作用。没有或只有较弱的降水，参见西南涡和西北涡。

背景知识

中尺度涡旋（又称天气式海洋涡旋），是指海洋中直径有100-300千米。寿命为2-10个月的涡旋。相比于常见的用肉眼可见的涡旋，中尺度涡旋直径更大、寿命更长；但相比一年四季都存在的海洋大环流有小很多，故称其为中尺度涡旋。它通常分为两种：气旋式涡旋（在北半球为逆时针旋转），反气旋式涡旋（在北半球为顺时针旋转）。中尺度涡旋很像大气中的气旋和反气旋，故又称天气式海洋涡旋。

通常分为两种：气旋式涡旋（在北半球为逆时针旋转），其中心海水自下而上运动，将下层冷水带到上层较暖的水中，使涡旋内部的水温比周围海水低（一般中心海面高度比周围低），又称冷涡旋。另一种是反气旋式涡旋（在北半球为顺时针旋转），其中心海水自上而下运动，携带上层的暖水进入下层冷水中，涡旋内部水温比周围水温高（一般中心海面高度比周围高），又称暖涡旋。

中尺度涡对海表温度(SST)的影响，气旋（反气旋）式的中尺度涡对应着低（高）的海面高度（SSH），在地转的作用下使海面海水辐散（辐聚），从而引起了下层（上层）海水的上升（下降）以作为补充，进而使海面呈现出低（高）的SST。故而中尺度涡又有冷涡和暖涡之分，分别对应着气旋涡和反气旋涡。

对热带气旋的影响

研究历史

热带气旋（TC）与海洋中暖涡的相互作用在TC强度的研究中日益受到重视。

研究表明由于大西洋和墨西哥湾的飓风Opal（1995）、Mitch（1998）和Bret（1999）遇到暖涡，使得这些飓风快速增强。在1995 年9 月4 日，飓风Opal 在墨西哥湾遇到暖涡，强度迅速增强，14 h 内Opal 强度从965 hPa 加强到916 hPa。在西太平洋，台风Imbudo 在2003年7月20日遇到暖涡，12 h内中心气压减少了20 hPa。

模拟试验

利用UNIX 或LINUX 操作系统下IPC（InterprocessCommunication）技术中的管道通信实现了中尺度大气模式MM5（the fifth-generation PennsylvaniaState University-National Center for AtmosphericResearch Mesoscale Model）与三维海洋模式POM的双向同步耦合。通过管道技术，完成进程控制、管道建立、交换数据的功能，在两个模式中利用Fortran 和C/C++语言混合编程对控制耦合模式的开关变量进行了定义，通过分析开关变量来控制耦合模式的数据交换，以及完成调用公共模块、对交换的物理量进行水平插值等功能， 从而实现两个模式的双向同步耦合。其中，由于POM 和MM5 采用的水平网格不同，模式之间传递的变量先进行插值处理，插值方法采用最优插值法。这样，MM5 采用当前时次POM 预报的SST 驱动，POM 由当前时次MM5 预报的海面风应力、感热通量、潜热通量强迫，较为真实地反映了台风和海洋的状况。

耦合试验中POM 模式范围设定为0°～30°N，99°～130°E，水平分辨率为0.25°×0.25°，在垂直方向上，模式采用不均匀间隔的21 个Sigma 层，对上层海洋的分层进行加密，外模的时间步长是60 s，内模的时间步长是1800 s，采用真实地形。

敏感性试验中，TC 在海面移动时会遇到暖涡，暖涡中心位于（14.75°N，115.25°E）。

暖涡的初始化方法如下:首先构造一个暖涡，暖涡混合层深度设为125 m，其混合层内温度设为31℃，暖涡大小为2°×2°，暖涡外海温等要素均与对比试验相同，然后在该温度场下POM模式以诊断模式运行至平衡态，这个过程中流场围绕温度场进行初始调整。之后POM再以预报模式运行10天进行动力调整，该过程中SST 保持不变。

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影响

通过建立中尺度海气耦合模式进行一个敏感性试验，敏感性试验中TC在海面移动时遇到暖涡。试验结果表明暖涡的存在使得TC增强，中心气压减少了15 hPa，暖涡的存在并没有使得TC更快速增强，但抑制了TC的衰减，使得TC增强的时间延长。另外，TC 中心离开暖涡后TC仍然维持一定时间的增强，即暖涡对对TC强度的影响仍然存在。分析得出，由于暖涡处的混合层很深，阻止了温跃层的冷水挟卷到混合层中，使得TC引起的海面降温较小，因此抑制了TC的衰减。

南海暖涡

据研究，南海平均每年产生约18个中尺度涡，其中暖涡略多于冷涡。南海的涡旋主要产生于海盆内，通过吕宋海峡进入的较少。

研究历史

（1）50年代末的情况

在海南岛以东、西沙群岛以北南海暖流顺流右侧的海域存在着一个顺时针环流。这一顺时针密度环流大致以19°N, 113°E为中心,呈椭圆形,长轴半径约60n mi le。这个环流的地转流速相当强,表层最大可达98cm /s, 100m层仍可达64cm /s,其影响深度可达200m以深,此图系自海南岛东岸向东横跨暖涡的纬向断面。当年认为,这个暖涡与海南岛东岸夏季发生强烈的上升流现象有着密切的关系。在西南季风作用下,近表层高温低盐水离岸输送,在远离海岸的外海水域下沉,形成暖水辐聚区,导致顺时针密度环流。这种解释对6月的情况是合适的,因为南海北部6月已处于偏南季风的作用下了,但对于3月的情况就不合适,因为南海北部3月尚处于东北风的作用之下。这是当年留下了一个问题,猜测还有其他的动力因素导致产生顺时针环流。

当年我们已经注意到冬季( 12～ 3月)南海北部南起海南岛以东,东至粤东沿岸一带表层出现的高盐(> 34. 5)带是与南海暖流自西南流向东北的途径有关,此时水体将产生显著的顺时针横环流,导致南海暖流左侧普遍出现高盐带。也就是说,当年我们认识到冬季在南海暖流的左侧也有海水上升运动。但是,由于只考虑东北风将使海水向岸输送形成堆积, 同时海面冷却, 这就难以解释1959年3月在南海暖流右侧出现的顺时针小环流了。现在认为,它是由于南海暖流在海南岛以东海域作反气旋式弯曲所导致的海流右侧海水辐聚现象。

（2）70年代下半期至80年代上半期的情况

国家海洋局南海分局于1975～ 1984年期间在南海北部陆架邻近水域开展了10a 水文断面调查,他们在密度环流结构的研究中指出: 在中沙、西沙群岛以北海域存在着许多涡旋现象。1976～ 1983年8月et = 24的80m层等值线分布图和同期春季et = 24的水体分布图。这两幅图中的封闭曲线显示了1976～ 1983年春季和夏季在海南岛以东、西沙和中沙群岛以北所出现的暖涡的位置及其移动情况。

有文献根据位涡度守恒原理解释了西向流(指黑潮南海分支)从深海区沿纬向流经陆坡海域时,由于水层厚度减小而产生顺时针旋转并延伸为南海暖流的现象。这样,在海流转弯处的右侧将产生顺时针环流。等值线分布图和水体分布图中位置偏南的那些暖涡的形成机制可能与此有关; 至于位置偏北的那些暖涡则是由于南海暖流的途径作反气旋式弯曲时形成的。当然,有些离海南岛东岸较近的暖涡,例如, 1976, 1978, 1979及1981等年8月出现的一些暖涡,也可以用这里夏季盛行偏南风,海南岛东岸常出现上升流,导致离岸较远处发生海水辐聚现象来解释。

（3）90年代初期情况

1992年3月海峡两岸海洋学家在南海东北部海域进行环流“配合性”协同调查时,在调查海区的西南部也观测到顺时针转动的暖涡,但由于调查区域的局限只见到这个暖涡的东北半部。有研究认为这个暖涡与1959年3月我们在海南岛以东、西沙群岛以北海域观测到的那个暖涡(图1a )相一致。其实,这两个暖涡虽同在3月出现,但它们的位置和尺度是有较大差异的。

暖涡原图链接图片来源百度网

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特点

海南岛以东外海的暖涡,自50年代末出现以来,是常常存在的,不仅夏半年出现,冬半年也出现。它是当南海北部的西向流遇到海岸和海底地形的约束作反气旋式转弯延伸为南海暖流时,在转弯处右侧形成的。同时,当流向东北的南海暖流其途径作反气旋式弯曲时,也会在其右侧形成暖涡。冬半年这种顺时针流涡比较弱,当夏半年处在偏南风作用下,海南岛东岸出现上升流时,这种顺时针流涡会得到加强。

菲律宾以东海域研究

菲律宾以东海域是太平洋西 部边 界流—黑潮和棉兰老海流的源地 和流经的水域。

在强大的表层流附近常常出现各类涡旋，这对黑潮和棉兰老海流来说也不例外。

Nitani(1 9 7 2) 引用 40 年代和 60 年代多次调 查结果, 进一步阐明了吕宋海峡以东的黑 潮右侧存在着一个暖涡, 并指 出在棉兰老以东的棉兰老海流的左侧存在着一个以低盐 (2 m 层 ) 为其特征的 冷涡 , 人们 称为棉兰老冷涡。 到80年代, 管秉贤(1983,1986,1989) 利用黑潮及其邻近水域的合作调查期间 获得的水文和海流资 料, 对上述 暖涡 和冷涡 的存在和主 要特征进 行 了详细的 论述, 并 讨论了棉兰老 冷涡的 变异 与EI Nino的关系。 迄今为止, 在菲律宾以东海域有无其它涡旋存在, 尚未见报道。

后来通你在该海域的观测资料, 发现在萨马岛以东海域存在有一个次表层暖 涡, 这 将对分析研究 菲律宾以东 海域的环流具有一定的理论意义。

Samar暖涡的确定

1988年10月, 曾在萨马岛和棉兰老岛以东海域进行了4个断面的观测。

根 据 Nitani(19 7 2) 分 析, 本海域中层水包括两部分: 北太平洋中层低盐 ( < 34.40 ) 水和赤道中层高盐 ( <34.5 0) 水。 赤道 中层高盐水是 由 7°N 以南向本海域扩展, 潜居在 北太平洋中层低盐水 以下, 所 以使得 很厚 水层盐度变化不 大。 正 由于这个原 因, 本海域海水密度的变化主要取决于温度变化。 因此, 从质量 场看, 围绕这块 以高温 (低密)为主要 特征 的水 应有一个反气 旋式 涡, 即暖 涡, 把它称作Samar 暖涡。

特征

（1）Samar暖涡可能每年都会出现。

（2）从Samar暖涡的强度和中心位置及潜在深度上看有着明显的年际变异。

（3）这个暖涡的上界深度在20m 层以下, 下界深度延伸至1500m 以下,一般潜在50m层以下。

（4）Samar暖涡的最大速度约 为10cm/s 。

（5）从暖涡流速的量值看, 它是一个比较弱的次表层暖涡。

Samar暖涡形成原因

关 于 Samar暖涡形成的原因是比较复 杂的，根据资料的分析, 初步认为与棉兰老潜流有密切的关系。当棉兰老潜流沿岸北上的过程中, 在萨马岛以东遇到由西北向东南流动的菲律宾东部沿岸流, 将一同转向东, 尔后转向南, 因此棉兰老潜流在向右转的过程中可能导致了Samar暖涡的形成。

从 19 8 8 年 和 19 8 9年 的情况看, 两者的变 化是非 常一致 的。1988年棉兰老潜流上界深度约为500m, 下 界深度约为1400m, 核心流速 为 5一10cm /s 。1989年 棉兰老潜流潜居在110m 以下, 核心流 速 小 于5cm /s。 这些 与萨马岛以东海域暖 水存在的深度是一致的, 换 句话说, 是与 5一10cm /s的变化也是一 致的。 当棉兰 老潜流强的时候,Samar暖涡也强 ;反之亦然。

由此看来, 棉兰老潜流对Samar暖涡的形成起着重要作用。