舟山海域夏季湍流混合的时空特征

发布时间：2021-12-19 06:13

　　利用2018年7月18日在舟山外海（31°00′N,122°59′E）周日观测的声学多普勒流速剖面仪（ADCP）和温盐深（CTD）剖面仪数据,综合采用方差和Thorpe尺度分析了该研究区域湍流的雷诺应力、Brunt-Vaisala频率、湍流动能耗散率和湍流扩散率的时空分布特征.结果表明,研究区域底边界层内的雷诺应力较强,对该层内水体的湍流混合起到了重要作用.深度平均的Thorpe尺度主要具有6～10h的周期,涨潮的垂向翻转尺度明显大于落潮时的垂向翻转尺度.湍流动能耗散率的平均值为4.83×10-5 W/kg,湍流扩散率的平均值为3.08×10-2 m2/s,二者随时间的变化基本一致,在涨潮时段内二者均处于增大趋势,而在落潮时段内二者处于减小趋势. 

【文章来源】：厦门大学学报(自然科学版). 2020,59(S1)北大核心CSCD

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【部分图文】：

L4观测站的位置图

ADCP通常具有3个以上换能器，可同时发射和接受3个波束以上的声信号，接受的信号按照波束独立处理并转换成波束相对速度，再利用波束间的角度，将波束坐标系下的波束相对速度转换为地球坐标下的水平和垂向速度．本文所用ADCP的波束相对位置剖面图如图2所示，其中仪器绕z、x和y轴的旋转角分别定义为φ1、φ2和φ3，定义沿第i(i=1,2,3,4）个波束的流速分量为bi，它可以被分解为沿x、y和z方向的ui、vi和wi[11].根据ADCP的结构，第i个波束方向的流速bi与ui、vi和wi(i=1,2,3,4）的关系为[10]:

雷诺应力是湍流观测与数值模拟中一个重要的物理量，是分析其他湍流参数的基础[15]．利用方差分析方法计算可得雷诺应力的平均值为5.74×10-4 m2/s2，量级在10-4～10-3 m2/s2变化．对比图4和5，发现雷诺应力并不像潮流那样具有明显的周期性．在整个观测期间，雷诺应力的最大值出现在6～7h和16～17h，流速的东分量和北分量先后用这两个时间段内处于转向阶段，水体具有较大的加速度且内部脉动运动较强，对应雷诺应力的最大值．由于海底摩擦作用于潮流而产生的剪切流速，使得距离海底4～6m的底边界层内雷诺应力较强．图4 深度平均流的时间序列

【参考文献】：
期刊论文
[1]夏季舟山桃花岛海域水文特征分析[J]. 郑衡,郑红,童元正,杨凡.  浙江海洋学院学报(自然科学版). 2015(05)
[2]强潮海湾中的湍流与混合:观测与数值模拟[J]. 连强,刘志宇.  中国科学:地球科学. 2015(07)
[3]基于舟山外海连续测站的湍混合研究[J]. 史军强,陈学恩.  中国海洋大学学报(自然科学版). 2015(03)
[4]长江河口潮位站潮汐特征分析[J]. 杨正东,朱建荣,王彪,林唐宇.  华东师范大学学报(自然科学版). 2012(03)
[5]走航ADCP数据处理与质量控制方法研究[J]. 杨锦坤,相文玺,韦广昊,纪风颖.  海洋通报. 2009(06)
[6]CTD资料预处理规范化的探讨[J]. 匡晓迪,郭心顺,范洪涛.  海洋技术. 2009(02)
[7]浙江近海夏季上升流的遥感观测与分析[J]. 胡明娜,赵朝方.  遥感学报. 2008(02)
[8]海鸟系列CTD数据预处理分析[J]. 陈淼,李占桥,袁延茂,尹善明.  海洋测绘. 2004(06)

博士论文
[1]强潮驱陆架海中的湍流与混合[D]. 刘志宇.中国海洋大学 2009

硕士论文
[1]基于Thorpe尺度对南海深层混合的研究[D]. 李敏.中国海洋大学 2013



本文编号：3543909