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1.
《海洋湖沼通报》2017,(1)
本文将波生运动和波湍相互作作用的参数化方案嵌入一维垂向混合模式GOTM中,并与不考虑波浪效应以及仅考虑波浪破碎的试验结果进行对比,发现不考虑波浪效应时,海表温度模拟结果偏高,混合层深度模拟结果偏浅,偏差在夏季尤其明显。波浪破碎对湍流的增强作用仅限于上层几米甚至仅限于表层,对整个混合层的温度分布和混合层深度影响不大。波生运动和波湍相互作用则有效增强海洋上层的湍流强度,改善模式高估海表温度而低估混合层深度的问题,温度分布模拟结果降低了上层温度同时增大了次表层温度,与观测更加相符。波生运动和波湍相互作用增大了海洋上层的湍流剪切生成项、湍动能、耗散率和湍流输运系数,两者对上混合层的温度分布、湍流强度和湍流输运作用的改善结果十分相似。波生运动和波湍相互作用的影响在冬季并不明显,此时可能有其他混合机制占主导地位。 相似文献
2.
基于普林斯顿(POM)模式,采用不同的垂直混合方案并考虑太阳短波辐射的作用,对渤海、黄海夏季垂直热结构进行了数值试验。试验结果表明,夏季波浪混合控制着渤海、黄海上混合层的形成,加入波浪混合能明显改善陆架浅海的夏季温度垂直结构。太阳短波辐射对渤海、黄海夏季上层垂直热结构有一定的作用,研究夏季海洋上层垂直热结构应该包括太阳短波辐射的影响,特别是对于水深相对较深的黄海。 相似文献
3.
同化海温观测数据研究波浪破碎对海洋上层结构的影响 总被引：2，自引：0，他引：2
首先利用考虑波浪破碎效应的Mellor-Yamada 2.5阶湍流闭合方案,探讨了海表温度(SST)对波能因子α和Charnock数β的敏感性问题。然后采用变分数据同化途径,基于Papa海洋天气站(OWS Papa Station)的上层温度观测数据,对该参数化方案中的波能因子α和Charnock数β两个参数进行了最优估计。最优估计的结果表明,当α约为167、β约为4.1×105时,价值函数达到最小值。利用上述参数的最优估计进行海温的数值模拟,可以较好地反映出海表温度的日变化和月变化过程,模拟的上混合层的温度和深度也与观测较为一致。最后利用以上参数的最优估计结果对湍动能方程进行诊断计算,研究了波浪破碎对海洋上层湍能量收支的影响。 相似文献
4.
波浪破碎过程产生的湍流动量和能量垂向输运对于加快海洋上混合层中垂向混合具有显著效果。采用二维实验室水槽中对波浪破碎过程进行模拟。对采集的波浪振幅时间序列采用希尔伯特变换定位破碎波位置,波浪的破碎率随有效波高的增加而增大,波浪谱分析得到的波浪基本周期与有效周期结果相似。实验中采用粒子图像测速技术(particle image velocimetry, PIV)计算波浪破碎过程中湍动能耗散率的空间分布。湍流强度与波浪的相位密切相关,波峰位置处湍流活动最为剧烈,而且波峰位置处湍流混合区内湍动能耗散率量值的垂向分布基本保持不变,即出现"湍流饱和"现象,湍流影响深度可以达到波高的70%—90%。计算湍流扩散系数的垂向分布发现,湍流扩散在混合区上部随深度的增大以指数函数的形式增加,在混合区下部趋于稳定。作为对比,在相同位置处对声学多普勒流速测量仪(acoustic Doppler velocimeter, ADV)测量的单点流速做频谱分析,发现与该位置处PIV湍动能耗散率结果量级处于同一水平,进一步验证了实验结果的准确性。 相似文献
5.
海浪破碎对海洋上混合层中湍能量收支的影响 总被引：2，自引：1，他引：2
海浪破碎产生一向下输入的湍动能通量,在近海表处形成一湍流生成明显增加的次层,加强了海洋上混合层中的湍流垂向混合。为了研究海浪破碎对混合层中湍能量收支的影响,文中分析了海浪破碎对海洋上混合层中湍流生成的影响机制,采用垂向一维湍封闭混合模式,通过改变湍动能方程的上边界条件,引入了海浪破碎产生的湍动能通量,并分别对不同风速下海浪破碎的影响进行了数值研究,分析了混合层中湍能量收支的变化。当考虑海浪破碎影响时,近海表次层中的垂直扩散项和耗散项都有显著的增加,该次层中被耗散的湍动能占整个混合层中耗散的总的湍能量的92.0%,比无海浪破碎影响的结果增加了近1倍;由于平均流场切变减小,混合层中的湍流剪切生成减小了3.5%,形成一种存在于湍动能的耗散和垂直扩散之间的局部平衡关系。在该次层以下,局部平衡关系与壁层定律的结论一致,即湍动能的剪切生成与耗散相平衡。研究结果表明,海浪破碎在海表产生的湍动能通量影响了海洋上混合层中的各项湍能量收支间的局部平衡关系。 相似文献
6.
本文通过理想化的外部强迫以及海洋站点实测数据驱动普林斯顿海洋模式来研究海洋热力学效应和斯托克斯漂流对上混合层数值模拟的影响。在Mellor-Yamada湍流闭合方案中，经常出现夏季海表面温度偏暖和混合层深度偏浅的模拟误差。实验表明，斯托克斯漂流在冬季和夏季均能增强湍流动能，加深混合层深度。这种效应可以改善夏季的模拟结果，但与观测数据相比，将增大冬季混合层深度的模拟误差。斯托克斯漂流可以通过增强湍动能来加深混合层深度。结果表明，将斯托克斯漂流与冷皮层和暖层对上部混合层的热效应相结合，可以正确地模拟混合层深度。在夏季，海洋冷皮层和暖层通过“阻挡结构”和双温跃层结构模拟出更真实的上混合层变化。在冬季，海洋热力学效应通过增强上层海洋层结平衡了斯托克斯漂流的影响，并且由斯托克斯漂流引起的过度混合被校正。 相似文献
7.
基于HYCOM设计了3组数值试验,分别采用KPP(K-Profile Parameterization),KT(Kraus and Turner),MY(Mellor and Yamada)2.5三种垂向混合方案,比较分析了这3种混合方案对全球大洋的模拟能力。结果表明:KPP方案和MY2.5方案模拟的温度场十分类似,在中高纬度几乎一致,在赤道断面上MY2.5方案的最大误差小于KPP方案,对于暖池区SST的模拟MY2.5方案的误差也稍小于KPP方案,但二者的差别并不明显。在模拟赤道潜流时,MY2.5方案暴露出明显不足,其模拟效果要明显差于KPP方案和KT方案。KT方案模拟效果的好坏依赖于混合层底的确定是否准确,其在中高纬度海域的模拟效果要明显优于热带海域。总之,在热带海域,KPP方案的模拟整体效果最好,在中高纬度海域,KPP方案和MY2.5方案差别不大,而KT方案则更适用于中高纬度。 相似文献
8.
通过对所收集到历史海温实测资料的分析,概括了夏季渤、黄海温度结构的特点.在此基础上结合最新的卫星风场、有效波高场和地形资料,分析了风浪及地形对温度结构的影响.结果表明,在开阔的海域,夏季渤、黄海区较大的有效波高都出现在风区较长的地方,而有效波高的大小直接影响着上层海水的混合.渤海中部的双冷核结构和黄海中部温度的台状结构是波浪在海洋表层造成的混合与地形导致的潮汐混合共同作用的结果.夏季在没有明显上升流和平流的地方,浅水处表层温度与水深的关系满足热惯性机制,有温跃层产生的深水处水深仍然能影响到上混合层的深度. 相似文献
9.
黄海西部海洋湍流的季节变化特征分析 总被引：1，自引：0，他引：1
在2006—2007年开展的"中国近海海洋综合调查与评价"项目中,作者利用自由下降湍流剖面仪MSS60在南黄海海区分别进行了夏、冬、秋季三个航次的微尺度湍流观测,并计算分析了该海区的湍动能耗散系数ε,湍扩散系数κ等。通过与温度、流速分布图对比,结果表明三个季节的湍流混合趋势大体一致。在沿岸浅水区,混合作用比较强烈。而深水区湍流混合的垂直分布明显地表现出三层结构,混合较强的上混合层和底混合层,及相对较弱的中层。风混合和潮混合是黄海湍流混合的主要形式。风的影响主要表现在海洋上层,潮流的影响则表现于底层。 相似文献
10.
11.
《Ocean Modelling》2011,39(3-4):267-279
Near-surface enhancement of turbulent mixing and vertical mixing coefficient for temperature owing to the effect of surface wave breaking is investigated using a two-dimensional (2-D) ocean circulation model with a tidal boundary condition in an idealized shelf sea. On the basis of the 2-D simulation, the effect of surface wave breaking on surface boundary layer deepening in the Yellow Sea in summer is studied utilizing a 3-D ocean circulation model. A well-mixed temperature surface layer in the Yellow Sea can be successfully reconstructed when the effect of surface wave breaking is considered. The diagnostic analysis of the turbulent kinetic energy equation shows that turbulent mixing is enhanced greatly in the Yellow Sea in summer by surface wave breaking. In addition, the diagnostic analysis of momentum budget and temperature budget also show that surface wave breaking has an evident contribution to the turbulent mixing in the surface boundary layer. We therefore conclude that surface wave breaking is an important factor in determining the depth of the surface boundary layer of temperature in the Yellow Sea in summer. 相似文献
12.
Both the level 2.5 Mellor-Yamada turbulence closure scheme(MY) and K-profile parameterization(KPP) are popularly used by the ocean modeling community.The MY and the KPP are improved through including the non-breaking surface wave-induced vertical mixing(Bv),and the improved schemes were tested by using continuous data at the Papa ocean weather station(OWS) during 1961–1965.The numerical results showed that the Bv can make the temperature simulations fit much better with the continuous data from Papa Station.The two improved schemes overcame the shortcomings of predicting too shallow upper mixed layer depth and consequently overheated sea surface temperature during summertime,which are in fact common problems for all turbulence closure models.Statistical analysis showed that the Bv effectively reduced the mean absolute error and root mean square error of the upper layer temperature and increased the correlation coefficient between simulation and the observation.Furthermore,the performance of vertical mixing induced by shear instability and the Bv is also compared.Both the temperature structure and its seasonal cycle significantly improved by including the Bv,regardless of whether shear instability was included or not,especially for the KPP mixing scheme,which suggested that Bv played a dominant role in the upper ocean where the mean current was relatively weak,such as at Papa Station.These results may provide a clue to improve ocean circulation models. 相似文献
13.
利用Modular Ocean Model version4(MOM4)海洋环流模式设计了2个全球海洋-海冰耦合的数值实验,以分析比较Pacanowski and Philander(PP)和K-Profile Parameterization(KPP)两种不同垂直混合方案在全球海洋上层模拟中的表现。实验结果表明,PP和KPP方案在中纬和高纬海域模拟海温差别较大,后者模拟结果好于前者;在低纬海域差别较小,但赤道断面PP方案模拟结果较好;KPP方案能很好地模拟太平洋赤道潜流,而PP方案模拟的赤道潜流位置偏浅。 相似文献
14.
夏季黄海表面冷水对大气边界层及海雾的影响 总被引：3，自引：0，他引：3
海表面温度(SST)是海气界面上的1个物理量,受到海洋潮汐、海底地形等因素影响,并对海洋大气边界层有着重要的影响.夏季的黄海,由于黄海冷水团的存在和陆架锋的影响,或是潮汐混合的作用导致海水的垂直混合,使海表面温度的分布产生复杂的结构.通过对卫星观测的海表面温度数据分析,发现在夏季黄海有几个SST冷中心的存在:辽东半岛以及山东半岛的顶端、朝鲜半岛的西侧、山东半岛南侧、江苏外海和黄海南部等.本文利用一系列船舶观测资料、卫星遥感数据、再分析数据分析等,并运用数值模拟研究黄海的冷中心对其上大气的影响.在冷区之上,大气稳定度增加,抑制了近海面大气的垂直混合,使海表面风速减弱.通过对船测数据的分析,在冷区位置有海雾多发区的存在,黄海南部冷区上的海雾发生频率达到15％以上.Weather Research and Forecasting(WRF)模式的数值模拟表明,冷中心降低上空的温度,使海表面风速减弱,形成厚度达500m的逆温层,为海雾的形成创造了有利的条件.与船测数据结果所不同的是黄海南部冷中心之上的海雾发生频率可以达到30％,去掉冷区影响的试验表明冷区较冷的海表面温度最多可以使海雾的发生频率增加15％以上. 相似文献
15.
基于HYCOM(Hybrid Coordinate Oceanic Circulation Model),以OFES(OGCM for the Earth Simulator)资料为参考,分析了KPP、MY2.5、KT三种不同混合方案对北太平洋西边界流系的模拟结果的影响。结果表明:三种不同混合方案模拟的上层海洋平均流场与OFES资料相似,但在流向和流幅上略有差异,其中KPP方案模拟的流速与OFES资料最为接近,MY2.5方案次之,KT方案与其差别最大。通过代表性断面上流速的对比分析,对模式就北赤道流、棉兰老流、棉兰老潜流、黑潮的模拟效果进行比较,KPP方案模拟的效果同前人的观测和研究最为接近。分析了北赤道流,棉兰老流,棉兰老潜流,黑潮的流量的季节变化特征,其中KPP方案与OFES资料计算的棉兰老流和棉兰老潜流的季节变化特征与前人描述比较一致,表现为春强秋弱。KPP方案和OFES资料的计算结果表明,北赤道流和棉兰老流大致上是同向变化的,而在冬季棉兰老流同黑潮的变化基本上是一致的。 相似文献
16.
风生近惯性内波破碎引起的跨等密度面混合在海洋内部混合中起重要作用。然而其参数化对海洋模式的模拟影响仍有待进一步认识。本文给出的是在模块化海洋模式（MOM）中海洋表面边界层以下引入一个考虑风驱动近惯性内波破碎引起的跨等密度面混合参数化方案的研究工作。模拟结果显示，该方案有效改善MOM4模拟的上层1 000 m以上的温盐偏差，特别是在北太平洋和北大西洋的通风地区。数值试验表明，风生近惯性内波破碎有可能是维持海洋通风过程的重要机制之一，它使得海洋通风区的位温变冷，盐度变淡，整层等位密面加深。维持的通风过程使得北太平洋副极地大涡的影响延伸到副热带大涡。从而模拟的北太平洋中层水源头及其副热带大涡东侧的温盐更接近观测实际。同时，模拟的北大西洋经圈翻转环流强度也更为合理。 相似文献
17.
黄海潮生陆架锋的数值模拟研究 总被引：5，自引：2，他引：3
采用海洋三维热结构及环流模式，模拟了黄海在Ｍ２潮流混合作用下，夏季温度的分布和变化特征。从数值研究的角度，对黄海陆架水域的海洋锋现象，诸如苏北浅滩外、山东半岛东端、大连、木浦水域的锋面以及锋面沿岸一侧的表层冷水区的成因及分布进行了探讨，模拟结果再现了黄海陆架锋的潮生性质。 相似文献
18.
用锰纤维富集-射气法测量了北黄海水体的^224 Ra，研究了该海域夏季和冬季2个季节^224 Ra比活度及其垂直分布，并对其进行了比较研究．北黄海夏季^224 Ra
比活度为0．24—3．48Bq／m2，平均值为1．14Bq／m2；冬季^224 Ra比活度为0．37～6．68Bq／m2，平均值为0．94Bq／m2．北黄海的表层水有3个^224 Ra
高值区，分别位于东北部海域、渤海海峡南部和北黄海中北部海区．30m水深将^224 Ra比活度的垂直分布分成上层和下层2层．在0～30m水层，夏季，随着水深增加^224 Ra比活度逐渐增加，比活度变化较小；冬季部分站位由表层向下^224 Ra比活度逐渐降低．30m水深以下，^224 Ra比活度随着水深的增加而增加，而且变化幅度较大．由^224 Ra比活度的垂直分布得出该海域的垂直涡动扩散系数为2．5～43．5cm2／s，夏季北黄海冷水团中心海域底层溶解态化学物质输运补给到上层所经历的时间为9～15d左右． 相似文献
19.
黄海南部温跃层数值模拟——Aken模式的运用 总被引：1，自引：0，他引：1
夏季黄海大部分地区的水温分布明显具有上、下两个均匀层。本文利用Aken的一维积分模式,同时考虑了风和潮的湍流混合作用对海洋层化的影响。以4月份观测水温为初值,模拟了1979和1978年4～8月南黄海各月水温的垂直变化。结果表明增温期(5～8月)的数值后报结果与实测符合程度良好,多效测站上、下混合层的预报温度和实测温度之差一般不超过1℃;上、下混合层的厚度及跃层强度分布也同实测一致。 相似文献