波浪对海洋表层Ekman 流和上层混合的影响研究

IOCAS-IR > 海洋环流与波动重点实验室

	波浪对海洋表层Ekman 流和上层混合的影响研究
	徐俊丽
学位类型	博士
导师	宋金宝
	2013-11
学位授予单位	中国科学院研究生院
学位授予地点	北京
学位专业	物理海洋学
关键词	波浪 Ekman 流解风输入与波耗散海洋上层混合 My2.5 阶湍封闭模式
其他摘要	海洋上混合层是动量输送、热量输送和水气输送非常活跃的区域，对气候变化、环境污染和生物过程等有十分重要的作用，研究波浪对海洋上混合层动力学过程的影响有重要意义。首先，本文分别采用推广到高频范围内的DP 谱（Paskyabi 等，2012）（记为EDP 谱）和Combi 谱研究了高频表面波对Stokes 漂流的影响，结果表明高频波对Stokes 漂流海表处速度大小的影响较明显，但对Stokes 输送的影响很小。然后利用EDP 谱、Hasselmann 等（1988）和Komen 等（1994）（记为HK）中的风输入与波耗散表达式和Combi 谱、Tsagareli 等（2010）和Babanin 等（2010）（记为TB）中的风输入与波耗散表达式分别研究了高频表面波对定常Ekman流解的影响，结果发现前一组表达式计算的流速大小在海表处变化明显，而后者对其影响不大，并将两组表达式计算的解与观测数据作比较，可以看出前者的计算结果不接近观测，而后者的结果接近观测，但高频波的影响很小，几乎可以忽略。鉴于两组表达式计算的高频表面波对定常Ekman 流影响的结论不一致，本文紧接着比较了EDP 谱与Combi 谱的差异和HK 与TB 中的风输入与波耗散表达式的差异，结果表明，谱形的差异很小，而风输入与波耗散表达式的差异明显，并且导致计算出来的定常Ekman 流解的差别也不可忽略。于是，将HK 和TB 中的风输入与波耗散表达式计算的线性涡粘解与观测结果作比较，结果发现TB 中的表达式计算的解更接近观测。此外，还将TB 中的风输入与波耗散表达式计算的线性涡粘解和“K Profile Parameterization”（记为KPP）涡粘解也与观测作了比较，结果表明KPP 形式的涡粘系数优于线性涡粘系数。海洋中的垂向涡粘系数反应了海洋上层混合的强度，对Ekman 流场有直接的影响。本文分别将常数涡粘系数、线性涡粘系数、KPP 涡粘系数计算的定常Ekman 流解和波浪修正LI_MY2.5 模式计算的非定常Ekman 流解与观测数据作比较，结果发现，与LOTUS3 观测作比较时，波浪修正LI_MY2.5 模式计算的数值解最接近观测，而与EBC 观测作比较时，KPP 涡粘解最接近观测。最后，以Navier-Stokes 方程为出发点，进行变量分解，并取系综平均和拉格朗日平均来推导出包含波浪影响的平均场方程。根据湍流动量方程，经过系列计算后推导出湍动能方程。利用两点关系法，推导出混合长方程。然后根据Mellor 和Yamada（1974，1982）中的思想来给出含有波浪影响的动量通量和热通量的参数化方案，最终从理论上推导出包含波浪影响的MY2.5阶湍封闭模式。通过不同风速和不同热通量条件下的理想实验，利用波浪修正MY2.5 阶湍封闭模式研究了波浪对海洋上混合层的影响，结果表明，考虑波浪之后，混合加强，混合层深度加深，表层温度降低。
语种	中文
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.qdio.ac.cn/handle/337002/18004
专题	海洋环流与波动重点实验室
推荐引用方式 GB/T 7714	徐俊丽. 波浪对海洋表层Ekman 流和上层混合的影响研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院,2013.

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波浪对海洋表层Ekman 流和上层混合的（1272KB）			限制开放	CC BY-NC-SA	浏览