黄海湍流混合特征研究

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海洋混合是海水一种普遍的运动形式,混合的过程引起动量、热量、物质在水平或铅直方向传输,使得海水各种特性逐渐趋向均匀。海洋内部混合是物理海洋学中一个十分重要且发展迅速的研究内容,已成为制约诸如海洋环流、锋面、跃层等动力学研究发展的关键,逐渐受到更多学者的关注。本文从观测资料分析出发,给出了黄海湍流混合变化特征,探讨了其变化机制。首先利用2005年12月14日至15日青岛外海2号锚地(A3站)周日连续观测的ADCP资料,分析了平均流场特征、雷诺应力和湍流动能生成率特征。结果表明青岛外海以半日潮振荡占优,水平潮流表现为往复流的形式,有显著的涨落不对称现象,且涨潮流强,落潮流弱;底边界流速符合对数分布;利用CTD资料估算了Thorpe尺度,在Thorpe尺度和Ozmidov尺度相等的假设下,推算出湍流动能耗散率和密度扩散系数,结果表明,青岛外海Thorpe尺度在1.1米~9米之间变化,有约2小时的周期,其累计概率密度函数服从Weibull分布;湍流动能耗散率和密度扩散系数的量级分别为10 ?7 W /kg和10 ?3 m 2/s,二者累积概率密度函数均服从对数正态分布。然后利用2005年初春北黄海和山东半岛南部两个连续观测站(A2、A1)的ADCP资料,分析了流场特征,表明A1站和A2站流场以半日潮振荡占优,A1站潮流椭圆主轴为西北-东南向,A2站潮流椭圆主轴为东北-西南向,均处于黄海旋转潮波系统。A1站潮流较强,底边界流速符合对数分布;A2站潮流较弱,观测期间出现7~8级大风,使得A2站底边界层流速不符合对数分布;利用ADV资料分析了底层湍流耗散率特征,结果表明,A1站和A2站的底层湍流动能耗散率平均值分别为1. 0×10?4W /kg和4. 68×10?5W /kg,均有约12小时和6小时的周期。利用CTD资料估算了Thorpe尺度、湍流动能耗散率和密度扩散系数,结果表明,A1站Thorpe尺度在0.8m~4.8m之间变化,A2站Thorpe尺度在1.1m~7.5m之间变化,且均服从Weibull分布。湍流动能耗散率在A1站和A2站均在10 ?9 W /kg~10?6W/kg之间变化,其累积概率密度函数服从对数正态分布。密度扩散系数量级在A1站和A2站均在10 ?4 m 2/s~10?2m2/s之间
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