使用内波混合参数化方法模拟黄海和东海夏季温跃层

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众多观测研究表明,夏季我国黄海和东海存在强盛的温跃层。国内外学者对温跃层的形成机制进行了大量的探究,指出风、潮汐、海流、太阳辐射等物理因素均对温跃层的形成有重要作用。温跃层强盛的海域往往伴随着强的内波出现,在我国夏季的黄海和东海海域也频频观测到强盛的内潮和内孤立波。迄今为止,对这种发生在海洋内部的运动和其破碎对温跃层产生的影响研究甚少。稳定层化的温跃层中,往往有内波存在,内波在温跃层中的传播和破碎过程形成强烈的混合,从而使垂向涡旋扩散系数增大。因而,考虑内波的混合作用对温跃层的形成过程是重要的。基于司宗尚等在南黄海进行的内波所致垂向湍流混合参量分布的研究,本文提出一种适用于浅海陆架环流模式的内波引起的垂向混合的参数化方法。使用POM数值模式,设计了一组对照实验,在考虑风场和不考虑风场的强迫作用下,分别使用Mellor-Yamamda二阶湍流混合方案和本文提出的内波混合参数化方法,模拟黄海和东海夏季温跃层,并选取35°N和31°N断面为代表进行分析。模拟结果显示,当不考虑风场强迫作用时,使用内波混合方法的模拟结果明显优于Mellor-Yamada二阶湍封闭方案;考虑风场强迫作用时,内波混合方法与Mellor-Yamada二阶湍封闭方案模拟结果与实测资料较为相符,均能模拟出等温线的台状结构及冷水团等特征,同时也存在着35°N断面8月温跃层强度较弱,底部冷水范围偏小的不足。Mellor-Yamamda二阶湍流混合方案主要反映风场对上层海洋的混合作用,对于内波引起的混合作用反映较差;内波混合参数化方法主要考虑考内潮和内孤立波的混合作用,兼顾风场和底摩擦的混合作用,模拟结果较为理想。
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