東中國(guó)海環(huán)流與混合的研究.pdf

1、海洋環(huán)流與混合是海洋中普遍存在的現(xiàn)象。它們不僅在整個(gè)海洋動(dòng)力研究中占有舉足輕重的地位，而且對(duì)海洋環(huán)境與資源的開發(fā)和保護(hù)，推動(dòng)其它相關(guān)學(xué)科的深入研究也有重要的作用。本文通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)和數(shù)值模式相結(jié)合的方法對(duì)東中國(guó)海環(huán)流與混合進(jìn)行研究，所做的工作及取得的結(jié)論主要有如下幾個(gè)方面。 首先，基于POM模式，建立了一個(gè)三維斜壓同化模式來(lái)模擬東中國(guó)海的海流場(chǎng)和溫度場(chǎng)。我們利用大洋模式OCCAM的計(jì)算結(jié)果作為開邊界條件，從而提高了開邊界上流場(chǎng)和溫

2、鹽場(chǎng)的匹配程度，解決了以往模擬中黑潮延伸到3l°N左右這一與觀測(cè)不符的問(wèn)題。同時(shí)，改進(jìn)了溫度遙感資料NLidaing同化技術(shù)，從而在一定程度上克服了熱通量資料的誤差對(duì)溫度模擬的影響。模擬的結(jié)果能較好的反映東中國(guó)海海流場(chǎng)和溫度場(chǎng)的基本特征。松弛因子中的待定參數(shù)αn對(duì)計(jì)算穩(wěn)定性和模擬精度有很大影響，當(dāng)待定參數(shù)αn等于0.5時(shí)，同化模式的計(jì)算結(jié)果最優(yōu)。此外，同化模式的計(jì)算精度隨季節(jié)而異，其由高到低的季節(jié)依次為秋季、夏季、冬季、春季。

3、其次，利用高分辨率的湍流剖面儀(TurboMAP—II)對(duì)東海陸架坡折海區(qū)進(jìn)行了首次微結(jié)構(gòu)混合觀測(cè)，并在此基礎(chǔ)上討論了該海區(qū)湍流和雙擴(kuò)散混合的情況。通過(guò)計(jì)算水團(tuán)Turner角可知，在上混合層里，海水是雙擴(kuò)散穩(wěn)定的情況；在溫躍層里，海水呈現(xiàn)鹽指的情況。臨近海區(qū)Argo浮標(biāo)的觀測(cè)結(jié)果也證實(shí)了上述的結(jié)論。計(jì)算的湍動(dòng)能耗散率在表層和底層較大，前者是因?yàn)轱L(fēng)向海水的能量輸入，后者是因?yàn)檎龎撼迸c地形相互作用激發(fā)的內(nèi)潮所致。在150m以上水層海水的混合

4、率較大，在50m以上水層混合率的最大值可達(dá)到7.9×10<'-3>m<'2>s<'-1>，而溫躍層里混合率較小。沿?cái)嗝嫫骄暮纳⒙屎突旌下史謩e為8.0×10<'-8>W.Kg<'-1>和2．3×10<'-3>m<'-2>s<'-1>。東海陸架坡折區(qū)的平均混合率要高于封閉子午向熱鹽環(huán)流所需要的平均混合率10<'-4>m<'2>s<'-1>。根據(jù)所測(cè)溫度資料的特點(diǎn)，提出了一種計(jì)算溫度方差耗散率Xθ的方案，計(jì)算得到的溫度耗散率譜與Betchl

5、Or經(jīng)驗(yàn)譜符合較好。計(jì)算的Xθ的范圍在1×10<'-10>℃<'2>s<'-1>～1×10<'2>℃<'2>s<'-1>之間，全場(chǎng)平均值為3．48×10<'-7>℃'2>。s<'-1>。上混合層里溫度方差的耗散率高，溫度擴(kuò)散系數(shù)也高；溫躍層里溫度方差的耗散率也較高，但溫度擴(kuò)散系數(shù)低。溫度擴(kuò)散系數(shù)與跨等密度面混合率的量值范圍接近，兩者在空間分布上有一定的相似性。最后還計(jì)算了考慮湍流和鹽指共存下的混合情況。最后，通過(guò)數(shù)值實(shí)驗(yàn)分析了風(fēng)場(chǎng)和潮流

6、對(duì)東中國(guó)?；旌系挠绊?，給出了在不同季節(jié)各種動(dòng)力因子所引起的混合的量值范圍。結(jié)果表明，風(fēng)場(chǎng)對(duì)東中國(guó)海表層的混合起很大的作用。冬季，風(fēng)場(chǎng)引起的混合系數(shù)可達(dá)10<'-2>m,,2>s<'-1>量級(jí)，而在夏季，風(fēng)場(chǎng)引起的混合系數(shù)為10<'-3>m<'2>s<'-1>量級(jí)。冬季，表層混合的貢獻(xiàn)除了來(lái)自海面風(fēng)應(yīng)力以外，也來(lái)自西北太平洋進(jìn)入東中國(guó)海的流系，這部分海流引起混合的量值為10<'-2>m<'2>s<'-1>左右。隨著深度的增加，風(fēng)對(duì)混合的影