波浪对Ekman层能量输入及质量输运的影响研究
发布时间：2022-01-06 01:44
本文主要由两部分组成：一是研究波浪对Ekman层能量输入的影响，二是评估波浪输运在Ekman输运中的作用。在第一部分，本文从Navier-Stokes方程出发，在假设垂向涡粘系数不依赖于深度的前提下，推导了定常及非定常情况时在波浪三方面作用（Stokes漂流、波致动量转移、波致风应力减小）共同影响的Ekman层能量输入（包括直接风能输入和波致能量输入）的表达式，首次给出了考虑波浪三方面作用的能量输入解，细化了波浪在Ekman层能量输入的作用。本文首次在Ekman层能量输入的估算中引入波浪谱表达的Stokes漂流，从而使研究不局限于波浪的单频波假设。在此基础上，本文进一步给出了忽略波致动量转移以及只考虑Stokes漂流情况下的能量输入表达式。基于Donelan和Pierson（1987）的充分成长风浪的波数方向谱（D&P谱）以及第三代海浪模式（WAVEWATCH IIITMversion3.14）定常风速的理想实验输出的海浪谱探讨了波浪的几种作用形式对于Ekman层能量输入的贡献。研究结果表明，Stokes漂流、波致动量转移以及波致风应力减小对于Ekman层能量输入均有较大影响。...
【文章来源】：中国海洋大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：128 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
0 前言
1 引言
1.1 研究背景
1.1.1 海洋的能量来源
1.1.2 波浪质量输运
1.2 研究意义
1.3 本文拟解决的问题
2 波浪对 Ekman 层能量输入的影响研究
2.1 基本方程
2.2 Stokes 漂流及波致动量转移的参数化
2.2.1 参数化方案
2.2.2 参数化方案合理性
2.3 Ekman 层能量输入的定常解
2.4 Ekman 层能量输入的非定常解
2.5 基于指定谱型的计算示例
2.5.1 Stokes 漂流及波致动量转移的参数化对 Ekman 层能量输入的影响
2.5.2 定常情况下的 Ekman 层能量输入计算示例
2.6 结语
3 实际大洋的 Ekman 层能量输入及海浪谱输出
3.1 WAVEWATCH III 简介
3.2 理想实验
3.2.1 实验设置
3.2.2 基于 WW3 理想实验计算的定常情况下 Ekman 层能量输入
3.3 全球波浪模型
3.3.1 模型设置
3.3.2 模型验证
3.3.3 全球模拟结果对比
3.4 结语
4 改进的南极绕极流区域 Ekman 层能量输入计算
4.1 风应力
4.2 Ekman 深度
4.3 Stokes 漂流
4.3.1 表层 Stokes 漂流流速
4.3.2 Stokes 深度
4.4 波致风应力减小
4.5 波致动量转移
4.5.1 表层波致动量转移
4.5.2 波致动量转移深度
4.6 Ekman 层直接风能输入
4.7 Ekman 层波致能量输入
4.8 Ekman 层总能量输入
4.9 基于 ERA-40 数据的计算结果及对比
4.10 南极绕极流区域 Ekman 层能量输入的长期变化趋势分析
4.11 结语
5 改进的波浪输运及 Ekman 输运计算
5.1 Ekman-Stokes 数
5.2 太平洋和南大洋的质量输运
5.3 结语
6 总结
6.1 本文的主要工作及结论
6.2 创新点
6.3 不足与展望
参考文献
附录 A：Ekman 层直接风能输入表达式的推导
附录 B：Ekman 层波致能量输入表达式的推导
致谢
个人简历
发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]Delayed baroclinic response of the Antarctic circum-polar current to surface wind stress[J]. YANG XiaoYi1, HUANG RuiXin2, WANG Jia3 & WANG DongXiao1 1 LED, South China Sea Institute of Oceanology, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou 510301, China; 2 Woods Hole Oceanographic Institution, MA02543 USA; 3 NOAA Great Lakes Environmental Research Laboratory, Ann Arbor, MI 48105, USA. Science in China（Series D:Earth Sciences）. 2008(07)
[2]Wave-induced stress and estimation of its driven effect on currents[J]. SUN Fu,GAO Shan,WANG Wei & QIAN Chengchun Physical Oceanography Laboratory,Ocean University of China,Qingdao 266003,China. Science in China（Series D:Earth Sciences）. 2004(12)
博士论文
[1]Stokes-drift对上层海洋的影响研究[D]. 王智峰.中国海洋大学 2012
本文编号：3571466
【文章来源】：中国海洋大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：128 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
0 前言
1 引言
1.1 研究背景
1.1.1 海洋的能量来源
1.1.2 波浪质量输运
1.2 研究意义
1.3 本文拟解决的问题
2 波浪对 Ekman 层能量输入的影响研究
2.1 基本方程
2.2 Stokes 漂流及波致动量转移的参数化
2.2.1 参数化方案
2.2.2 参数化方案合理性
2.3 Ekman 层能量输入的定常解
2.4 Ekman 层能量输入的非定常解
2.5 基于指定谱型的计算示例
2.5.1 Stokes 漂流及波致动量转移的参数化对 Ekman 层能量输入的影响
2.5.2 定常情况下的 Ekman 层能量输入计算示例
2.6 结语
3 实际大洋的 Ekman 层能量输入及海浪谱输出
3.1 WAVEWATCH III 简介
3.2 理想实验
3.2.1 实验设置
3.2.2 基于 WW3 理想实验计算的定常情况下 Ekman 层能量输入
3.3 全球波浪模型
3.3.1 模型设置
3.3.2 模型验证
3.3.3 全球模拟结果对比
3.4 结语
4 改进的南极绕极流区域 Ekman 层能量输入计算
4.1 风应力
4.2 Ekman 深度
4.3 Stokes 漂流
4.3.1 表层 Stokes 漂流流速
4.3.2 Stokes 深度
4.4 波致风应力减小
4.5 波致动量转移
4.5.1 表层波致动量转移
4.5.2 波致动量转移深度
4.6 Ekman 层直接风能输入
4.7 Ekman 层波致能量输入
4.8 Ekman 层总能量输入
4.9 基于 ERA-40 数据的计算结果及对比
4.10 南极绕极流区域 Ekman 层能量输入的长期变化趋势分析
4.11 结语
5 改进的波浪输运及 Ekman 输运计算
5.1 Ekman-Stokes 数
5.2 太平洋和南大洋的质量输运
5.3 结语
6 总结
6.1 本文的主要工作及结论
6.2 创新点
6.3 不足与展望
参考文献
附录 A：Ekman 层直接风能输入表达式的推导
附录 B：Ekman 层波致能量输入表达式的推导
致谢
个人简历
发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]Delayed baroclinic response of the Antarctic circum-polar current to surface wind stress[J]. YANG XiaoYi1, HUANG RuiXin2, WANG Jia3 & WANG DongXiao1 1 LED, South China Sea Institute of Oceanology, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou 510301, China; 2 Woods Hole Oceanographic Institution, MA02543 USA; 3 NOAA Great Lakes Environmental Research Laboratory, Ann Arbor, MI 48105, USA. Science in China（Series D:Earth Sciences）. 2008(07)
[2]Wave-induced stress and estimation of its driven effect on currents[J]. SUN Fu,GAO Shan,WANG Wei & QIAN Chengchun Physical Oceanography Laboratory,Ocean University of China,Qingdao 266003,China. Science in China（Series D:Earth Sciences）. 2004(12)
博士论文
[1]Stokes-drift对上层海洋的影响研究[D]. 王智峰.中国海洋大学 2012
本文编号：3571466
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/haiyang/3571466.html
