台风海鸥条件下波浪破碎和Langmuir湍流造成的湍流混合研究

发布时间：2024-03-02 18:05

　　准确模拟台风条件下上层海洋的温度、盐度及湍流混合对于预测台风路径和强度非常重要,而波浪破碎和Langmuir湍流是海洋上层混合的两个重要过程,风驱水平流与表面波的非线性相互作用产生的Langmuir环流将海洋表层物质、动量、热量带到深层,既增强了海洋的混合,也影响了大气和海洋之间的物质能量交换,波浪破碎是传递风生波的动量和能量给上层海洋湍流的主要途径。本文既考虑波浪破碎导致的能量输入,又考虑波浪破碎导致的动量输入以及Langmuir湍流效应,具体工作如下:首先,利用一维海洋湍流模式(General Ocean Turbulence Model, GOTM)模拟了 2014年9月15日台风海鸥条件下的温度、盐度,模拟结果与观测基本一致,模拟温度、盐度与观测的偏差的均值分别为0.3703℃、0.0215psu。然后,对现有模式进行了优化改进,引入波浪破碎和Langmuir湍流效应,使得温度的偏差的均值减小。另外,对上述两种波浪效应在台风海鸥条件下对上层海洋湍流混合的影响进行了模拟研究。Langmuir湍流效应主要影响剪切生成项、上层耗散率和湍流长度尺度,使它们增大,并使整个混合层更均匀。波...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２．１台风海鸥（实线）和凤凰（虚线）的移动路径，蓝、棕、黑线分别为联合台风警报??中心、日本气象厅、中国气象局测得，点和圈是图中所示日期的ＵＴＣＯＯ：０Ｏ台风位置，５??个浮标／系泊设备由有数字标号的大红点表示【５２〗??

?２０１４年第１５号台风海鸥经过了南中国海北部的５个站点，留下了宝贵的??上层海洋在台风条件下的动力和热力响应观测资料［５２］。如图２．１中红色标号，５??个站点是由５个系泊浮标和４个次表层系泊设备组成，站点位置和所处深度见??表?２．１?〇??表２．１站点位置和水深［５２】??....

图２．４?２０１４年９月１３？１６日平均风速、平均风向、最大风速、最大风速的风向??

?（ｂ）?（ｃ）??图２．３?２０１４年９月１３￣］６日气温、气压和相对湿度??大约１５日结束（７２时）之前，流速在垂直方向上变化较小，１５日结束??（７２时）后，流速迅速增大，表层ｗ分量最大达到１．０６ｍ／ｓ，?ｖ分量最大达到??１．１７?ｍ／ｓ，约在水面以下深度为３２？４０米....

图２．３?２０１４年９月１３￣］６日气温、气压和相对湿度??

大约１５日结束（７２时）之前，流速在垂直方向上变化较小，１５日结束??（７２时）后，流速迅速增大，表层ｗ分量最大达到１．０６ｍ／ｓ，?ｖ分量最大达到??１．１７?ｍ／ｓ，约在水面以下深度为３２？４０米之间流速剪切很大（图２．５）。??１〇３０?｜?ｃ??１?Ｉ?§３０。?１?Ｌ?....

图２．６?２０１４年９月１３？１６日温度、盐度剖面??

（ａ）?（ｂ）??图２．５?２０１４年９月丨３?￣?１６日流剖面??温度随深度减小，盐度随深度增大，大约１５日６时（５４时）之前，混合层??约为３０?ｍ，之后混合层加深，有时甚至达到５０?ｍ，注意到表层盐度明显减少，??且低盐水渗透到了?４５?ｍ，因为此时间段内有强降水（图２．７....

本文编号：3917196