臺(tái)風(fēng)海鷗條件下波浪破碎和Langmuir湍流造成的湍流混合研究.pdf

1、準(zhǔn)確模擬臺(tái)風(fēng)條件下上層海洋的溫度、鹽度及湍流混合對(duì)于預(yù)測(cè)臺(tái)風(fēng)路徑和強(qiáng)度非常重要，而波浪破碎和Langmuir湍流是海洋上層混合的兩個(gè)重要過(guò)程，風(fēng)驅(qū)水平流與表面波的非線性相互作用產(chǎn)生的Langmuir環(huán)流將海洋表層物質(zhì)、動(dòng)量、熱量帶到深層，既增強(qiáng)了海洋的混合，也影響了大氣和海洋之間的物質(zhì)能量交換，波浪破碎是傳遞風(fēng)生波的動(dòng)量和能量給上層海洋湍流的主要途徑。本文既考慮波浪破碎導(dǎo)致的能量輸入，又考慮波浪破碎導(dǎo)致的動(dòng)量輸入以及Langmuir湍流

2、效應(yīng)，具體工作如下:
　　首先，利用一維海洋湍流模式(General Ocean Turbulence Model，GOTM)模擬了2014年9月15日臺(tái)風(fēng)海鷗條件下的溫度、鹽度，模擬結(jié)果與觀測(cè)基本一致，模擬溫度、鹽度與觀測(cè)的偏差的均值分別為0.3703℃、0.0215psu。然后，對(duì)現(xiàn)有模式進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，引入波浪破碎和Langmuir湍流效應(yīng)，使得溫度的偏差的均值減小。
　　另外，對(duì)上述兩種波浪效應(yīng)在臺(tái)風(fēng)海鷗條件下對(duì)上層

3、海洋湍流混合的影響進(jìn)行了模擬研究。Langmuir湍流效應(yīng)主要影響剪切生成項(xiàng)、上層耗散率和湍流長(zhǎng)度尺度，使它們?cè)龃?，并使整個(gè)混合層更均勻。波浪破碎通過(guò)對(duì)能量和動(dòng)量的增加調(diào)整混合層湍動(dòng)能(Turbulent kinetic energy,TKE)，并使混合層加深，使湍流長(zhǎng)度尺度、近表層耗散率、渦流擴(kuò)散率和熱量、動(dòng)量、鹽度湍流擴(kuò)散率增加。波浪破碎使得表層以下Langmuir湍流作用增強(qiáng)，兩者共同作用使上述增加項(xiàng)更顯著。本文在臺(tái)風(fēng)模擬時(shí)同時(shí)引