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在众多湍流混合的物理过程中,波浪混合是目前研究海洋混合过程的重要方向。波浪可以通过多种方式影响海洋的上层结构,其中Stokes漂流是波浪影响上层海洋湍流混合的主要方式。Stokes漂流通过大尺度的Coriolis-Stokes力,小尺度的Langmuir湍及resolved-scaleCraik-Leibovichvortex力共同作用于上层海洋。
本研究基于单向耦合的POM-SWAN模式,在水平动量方程中加入Coriolis-Stokes力和resolved-scaleCraik-Leibovichvortex力,在湍封闭方程中加入Langmuir湍的参数化方案,探讨了Stokes漂流对渤海夏季海洋动力过程的影响。结果表明,改进后的模式可以更准确的模拟出渤海的温度分布。受Stokes漂流的影响,不同水层的温度发生变化,最大改变值达到0.4℃。根据诊断性实验发现,与Coriolis-Stokes力和resolved-scaleCraik-Leibovichvortex力相比,Langmuir湍对温度的影响更为显著。Langmuir数的分布证实了渤海海域普遍存在Langmuir湍。通过对比垂向湍混合系数,发现在考虑Langmuir湍后,垂向混合更加剧烈。此外,Stokes漂流对海流也有影响,Stokes漂流可以减小海流流速,使海流流速垂向分布更加均匀。
本研究还探究了夏季台风天气条件下Stokes漂流的影响,结果发现在台风刚开始影响渤海海域时,Stokes漂流对湍流混合产生贡献,使海表面温度和流速迅速降低,混合层深度变大。当台风进入中央海区时,Stokes漂流的持续作用将上层海水的热量传输到更深层的海水,使表层的海水冷却现象更加明显,温度分层现象减弱,风速大小以及风向与Stokes漂流速度方向之间的夹角控制着垂向混合系数的大小。在台风过境后,温度和海流对Stokes漂流的响应滞后,混合层内温度和流速变化缓慢。
本研究基于单向耦合的POM-SWAN模式,在水平动量方程中加入Coriolis-Stokes力和resolved-scaleCraik-Leibovichvortex力,在湍封闭方程中加入Langmuir湍的参数化方案,探讨了Stokes漂流对渤海夏季海洋动力过程的影响。结果表明,改进后的模式可以更准确的模拟出渤海的温度分布。受Stokes漂流的影响,不同水层的温度发生变化,最大改变值达到0.4℃。根据诊断性实验发现,与Coriolis-Stokes力和resolved-scaleCraik-Leibovichvortex力相比,Langmuir湍对温度的影响更为显著。Langmuir数的分布证实了渤海海域普遍存在Langmuir湍。通过对比垂向湍混合系数,发现在考虑Langmuir湍后,垂向混合更加剧烈。此外,Stokes漂流对海流也有影响,Stokes漂流可以减小海流流速,使海流流速垂向分布更加均匀。
本研究还探究了夏季台风天气条件下Stokes漂流的影响,结果发现在台风刚开始影响渤海海域时,Stokes漂流对湍流混合产生贡献,使海表面温度和流速迅速降低,混合层深度变大。当台风进入中央海区时,Stokes漂流的持续作用将上层海水的热量传输到更深层的海水,使表层的海水冷却现象更加明显,温度分层现象减弱,风速大小以及风向与Stokes漂流速度方向之间的夹角控制着垂向混合系数的大小。在台风过境后,温度和海流对Stokes漂流的响应滞后,混合层内温度和流速变化缓慢。