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湍流混合是海洋中重要的物理过程,利用2017年渤黄海水文、营养盐以及湍流混合的直接观测数据,本文对湍流混合特征与混合效应进行了分析,并探讨了不同机制下的湍流混合参数化方案。
渤海弱层化期观测表明,其湍动能耗散率ε在10-9~10-5Wkg-1之间变化,统计上满足对数正态分布,相应的湍扩散系数Kρ约为10-6~10-2m2s-1。在风和潮流底摩擦的共同作用下,水体表、底层混合较强。ε与N2近似满足ε=2.0×10?8+3.0×10?7(N2/N20)?5的函数关系式,反映了层化对水体湍流混合的抑制作用。渤海跨跃层溶解氧通量跨越4个量级,最大可达4.61×104mgO2m-2d-1,风混合促进了溶解氧的跨跃层输运。
黄海层化季节的大面观测资料表明,海表边界层的强混合(平均湍动能耗散率〈ε〉=4.2×10-8Wkg-1)主要由风应力与夜间对流共同作用引起,而潮流底摩擦则引起底边界层内剪切加强,〈ε〉达到3.2×10-7Wkg-1。中间层水体受内波破碎影响出现间歇性强混合,湍动能耗散率与湍扩散系数满足广义极值分布。Ri<1时,ε与Ri呈明显负相关,水体混合由剪切不稳定引起,拟合发现两者满足ε=1.3×10?8+9.0×10?7(1+Ri/Ricr)?3的函数关系式。南黄海硝酸盐含量总体上大于北黄海,跨跃层硝酸盐扩散通量主要由扩散系数决定,平均值为6.4mmolNm-2d-1,能够为黄海海域生物生产贡献508.8mgCm-2d-1的新生产力。
利用南黄海两个周日连续站的观测,本文探讨了内波作用下的湍流混合及其参数化方案。黄海局地陆坡处的连续站主要受内潮的影响,ε随N和S的增强而增强,在其他陆架海得到广泛应用的MG模型同样适用于此连续站,说明内潮引起的跃层处的混合加强可以用波波相互作用理论解释。而黄海海槽中央处的连续站则可能还受到近惯性内波以及高频内孤立波的影响,在强跃层以下出现5-6m的耗散强值区(ε>1.0×10-7Wkg-1)。内波的存在促进了底部硝酸盐的向上输运,但硝酸盐通量日变化剧烈,偶发极端事件所造成的强混合会使通量瞬时增大数倍。
渤海弱层化期观测表明,其湍动能耗散率ε在10-9~10-5Wkg-1之间变化,统计上满足对数正态分布,相应的湍扩散系数Kρ约为10-6~10-2m2s-1。在风和潮流底摩擦的共同作用下,水体表、底层混合较强。ε与N2近似满足ε=2.0×10?8+3.0×10?7(N2/N20)?5的函数关系式,反映了层化对水体湍流混合的抑制作用。渤海跨跃层溶解氧通量跨越4个量级,最大可达4.61×104mgO2m-2d-1,风混合促进了溶解氧的跨跃层输运。
黄海层化季节的大面观测资料表明,海表边界层的强混合(平均湍动能耗散率〈ε〉=4.2×10-8Wkg-1)主要由风应力与夜间对流共同作用引起,而潮流底摩擦则引起底边界层内剪切加强,〈ε〉达到3.2×10-7Wkg-1。中间层水体受内波破碎影响出现间歇性强混合,湍动能耗散率与湍扩散系数满足广义极值分布。Ri<1时,ε与Ri呈明显负相关,水体混合由剪切不稳定引起,拟合发现两者满足ε=1.3×10?8+9.0×10?7(1+Ri/Ricr)?3的函数关系式。南黄海硝酸盐含量总体上大于北黄海,跨跃层硝酸盐扩散通量主要由扩散系数决定,平均值为6.4mmolNm-2d-1,能够为黄海海域生物生产贡献508.8mgCm-2d-1的新生产力。
利用南黄海两个周日连续站的观测,本文探讨了内波作用下的湍流混合及其参数化方案。黄海局地陆坡处的连续站主要受内潮的影响,ε随N和S的增强而增强,在其他陆架海得到广泛应用的MG模型同样适用于此连续站,说明内潮引起的跃层处的混合加强可以用波波相互作用理论解释。而黄海海槽中央处的连续站则可能还受到近惯性内波以及高频内孤立波的影响,在强跃层以下出现5-6m的耗散强值区(ε>1.0×10-7Wkg-1)。内波的存在促进了底部硝酸盐的向上输运,但硝酸盐通量日变化剧烈,偶发极端事件所造成的强混合会使通量瞬时增大数倍。