东中国海环流与混合的研究.pdf

海洋环流与混合是海洋中普遍存在的现象。它们不仅在整个海洋动力研究中占有举足轻重的地位，而且对海洋环境与资源的开发和保护，推动其它相关学科的深入研究也有重要的作用。本文通过现场观测和数值模式相结合的方法对东中国海环流与混合进行研究，所做的工作及取得的结论主要有如下几个方面。 首先，基于POM模式，建立了一个三维斜压同化模式来模拟东中国海的海流场和温度场。我们利用大洋模式OCCAM的计算结果作为开边界条件，从而提高了开边界上流场和温盐场的匹配程度，解决了以往模拟中黑潮延伸到3l°N左右这一与观测不符的问题。同时，改进了温度遥感资料NLidaing同化技术，从而在一定程度上克服了热通量资料的误差对温度模拟的影响。模拟的结果能较好的反映东中国海海流场和温度场的基本特征。松弛因子中的待定参数αn对计算稳定性和模拟精度有很大影响，当待定参数αn等于0.5时，同化模式的计算结果最优。此外，同化模式的计算精度随季节而异，其由高到低的季节依次为秋季、夏季、冬季、春季。 其次，利用高分辨率的湍流剖面仪(TurboMAP—II)对东海陆架坡折海区进行了首次微结构混合观测，并在此基础上讨论了该海区湍流和双扩散混合的情况。通过计算水团Turner角可知，在上混合层里，海水是双扩散稳定的情况；在温跃层里，海水呈现盐指的情况。临近海区Argo浮标的观测结果也证实了上述的结论。计算的湍动能耗散率在表层和底层较大，前者是因为风向海水的能量输入，后者是因为正压潮与地形相互作用激发的内潮所致。在150m以上水层海水的混合率较大，在50m以上水层混合率的最大值可达到7.9×10<'-3>m<'2>s<'-1>，而温跃层里混合率较小。沿断面平均的耗散率和混合率分别为8.0×10<'-8>W.Kg<'-1>和2．3×10<'-3>m<'-2>s<'-1>。东海陆架坡折区的平均混合率要高于封闭子午向热盐环流所需要的平均混合率10<'-4>m<'2>s<'-1>。根据所测温度资料的特点，提出了一种计算温度方差耗散率Xθ的方案，计算得到的温度耗散率谱与BetchlOr经验谱符合较好。计算的Xθ的范围在1×10<'-10>℃<'2>s<'-1>～1×10<'2>℃<'2>s<'-1>之间，全场平均值为3．48×10<'-7>℃'2>。s<'-1>。上混合层里温度方差的耗散率高，温度扩散系数也高；温跃层里温度方差的耗散率也较高，但温度扩散系数低。温度扩散系数与跨等密度面混合率的量值范围接近，两者在空间分布上有一定的相似性。最后还计算了考虑湍流和盐指共存下的混合情况。最后，通过数值实验分析了风场和潮流对东中国海混合的影响，给出了在不同季节各种动力因子所引起的混合的量值范围。结果表明，风场对东中国海表层的混合起很大的作用。冬季，风场引起的混合系数可达10<'-2>m,,2>s<'-1>量级，而在夏季，风场引起的混合系数为10<'-3>m<'2>s<'-1>量级。冬季，表层混合的贡献除了来自海面风应力以外，也来自西北太平洋进入东中国海的流系，这部分海流引起混合的量值为10<'-2>m<'2>s<'-1>左右。随着深度的增加，风对混合的影响减小。冬季，底层混合系数在陆架浅海区较大，其范围在10<'-4>10<'-3>m<'2>s<'-1>之间，某些海区可高达10<'-2>m<'2>s<'-1>。夏季，底层混合系数只在闽浙沿海有明显的高值区，其量值范围为10<'-4>～10<'-3>m<'2>s<'-1>。在东中国海的底层，潮流对混合起很大的作用，在朝鲜西岸和闽浙沿海潮致混合的量级可达10<'-4>～10<'-3>m<'2>s<'-1>。