南海北部陆架陆坡区混合过程观测

论文摘要

南海北部陆架陆坡区地形变化剧烈,混合较强;南海次表层水团和南海中层水团形成的特定温盐结构,使得在一定深度范围内出现了盐指现象,这将使当地的混合过程更为复杂。为了真实客观的了解南这一区域的内部混合情况,于2004年4月20日至5月5日利用“延平2号”科考船在南海北部陆架陆坡区采用自由沉降式微结构剖面仪TurboMAP-Ⅱ进行了混合过程的直接观测,这也是我国首次在南海进行的微尺度过程观测。通过对观测数据的处理和分析,研究了观测海区的湍动能耗散率、热耗散率和热扩散系数的分布以及盐指现象对混合效率的影响。陆架区湍动能耗散率和热耗散率的平均值都比陆坡区大1个量级,说明陆架区的混合明显强于陆坡区,而且观测海区内表层（小于30米）的混合明显强于中层或深层;热耗散率的垂向分布则大致呈现“低-高-低”的特征,最大值出现在温跃层附近;在双稳定区,利用Osborn（1980）模型得到的湍扩散系数为6. 73×10?4m 2s?1,利用Osborn and Cox（1972）模型得到的热扩散系数为2. 52×10?4m 2s?1,两者基本相等说明双稳定区内的混合过程主要是由湍流机制造成的。另外,为了分析双稳定区与盐指区的不同,还计算了各个区域的热通量、盐通量和浮力通量。湍混合区的热通量与盐通量方向相反,浮力通量与盐通量方向相同;盐指区的盐通量方向与热通量和浮力通量都是向下的,而且盐通量明显大于热通量。湍动能耗散率在盐指区的统计分布呈现“双峰”结构,说明盐指区的混合过程中湍混合与盐指混合两种混合机制都很重要;而且,盐指相对较强的时候ε的分布的“双峰”结构更为明显。对于混合效率,陆架区的值相对陆坡区偏大;整个断面上所有双稳定区内的平均值为0.18,这与海洋混合研究中被广泛使用的0.2非常吻合;而盐指区的平均值为0.81,与前人的试验或计算结果也很一致。从Ri来看,Ri小于1时,混合效率与0.2非常接近,尤其是在双稳定区;而Ri大于1时,混合效率随着Ri的增大又有所增大。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1、引言
• 1.1 南海内部混合的研究意义
• 1.2 南海及其水团、环流简介
• 1.3 南海内部混合的研究现状
• 1.4 本文研究的科学问题和主要内容
• 2、海上实验
• 2.1 实验简介
• 2.2 实验仪器介绍
• 2.2.1 水文观测仪器
• 2.2.2 流速观测仪器
• 2.2.3 微尺度剖面仪的原理及数据处理方法
• 3、实验结果与分析
• 3.1 潮汐特征
• 3.2 断面上的温盐结构与双扩散现象
• 3.2.1 断面上的温盐结构
• 3.2.2 重要的水团
• 3.2.3 盐指双扩散现象
• 3.3 断面上混合过程观测结果与分析
• 3.3.1 湍动能耗散率与热耗散率
• 3.3.2 混合效率
• 3.3.3 热通量、盐通量和浮力通量
• 3.4 连续站A9 站的观测结果与分析
• 4、湍动能耗散率ε和混合效率Γ的统计分布
• 4.1 湍动能耗散率ε的分布
• 4.1.1 ε在双稳定区和盐指区的统计分布
• 4.1.2 双稳定区与盐指区的浮力雷诺数Rε
• 4.1.3 盐指区ε在R ρ和Ri空间上的分布
• 4.2 混合效率Γ在Ri和Rρ空间上的分布
• 5、讨论与结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 个人简历
• 发表的学术论文