基于POM的浪流耦合模式的建立及其在大洋和近海的应用

论文题目: 基于POM的浪流耦合模式的建立及其在大洋和近海的应用

论文类型: 博士论文

论文专业: 物理海洋学

作者: 夏长水

导师: 张庆华,乔方利

关键词: 上混合层,湍流模型,浪致混合,浪流耦合模式,黄海冷水团

文献来源: 中国海洋大学

发表年度: 2005

论文摘要: 海洋中温度的垂直结构大体可以分为三层:上混合层、温跃层和底层弱垂直温度梯度层。对于海洋环流模式来说,无论对于大尺度全球气候模拟还是小尺度的近海模拟,准确地再现上层海洋的垂直混合过程和模拟上混合层是很重要的。目前广泛应用Mellor和Yamada(M-Y)湍流混合模型在层化较强的流体(如夏季上层海洋)中对湍流混合系数计算效果不佳。模拟得到的夏季海洋表层温度(SST)偏高、上混合层偏浅且温跃层强度偏低是采用M-Y湍流混合模型的海洋环流数值模式所面临的普遍问题。袁业立于1979年指出,造成表层海水混合的主要因素有三种:(1) 由非稳定层化造成的自由浮力对流;(2) 流动的剪切不稳定性;(3) 海浪的搅拌。在层化较强的上层海洋中,海浪的搅拌的作用可以超过前两种的作用的总合。M-Y湍流混合模型可以较好地描述和表达前两种机制造成的混合,但不包括海浪的搅拌造成的混合,这是采用M-Y湍流混合模型的海洋环流模式所模拟的夏季海洋上混合层偏浅的根本原因。如何准确地描述海浪引起的垂直涡动扩散系数并应用到实际的三维海洋模式中是一项具有挑战性的工作。本文在袁业立和乔方利等提出的波浪运动混合的理论框架的基础上,基于MASNUM~1(前身为LAGFD-WAM)海浪波数谱数值模式和POM(普林斯顿海洋模式)环流模式建立了MASNUM浪-流耦合模式。耦合的方法是首先利用MASNUM海浪波数谱数值模式来计算波浪的方向谱,再利用袁业立、乔方利提出的理论计算浪致混合Bv和海浪对海流的动量转移项,并将其引入到环流模式中。本文首先将MASNUM浪-流耦合模式应用到准全球大洋,所模拟的海浪有效波高同Topex/Poseidon高度计观测结果符合较好。由海浪模式得到的浪致混合Bv和由M-Y湍流模型得到垂向混合系数Kh相比,在夏季的中高纬度海区的上层,Bv比Kh要大;在低纬度热带海区上层Bv小于Kh。将浪-流耦合模式和采用M-Y湍流模型的原始POM模式模拟得到的夏季上层温度结构同Levitus资料比较表明:浪-流耦合模式的结果明显比原始POM的结果和Levitus资料相吻合,浪-流耦合模式模拟得到的夏季上混合层厚度比原始POM要深,和Levitus资料

论文目录:

0 前言

0．1 简介

0．2 常见混合层模拟的方法及存在的问题

0．3 本文的主要工作

1 MASNUM浪-流耦合模式的建立

1．1 海浪-海流耦合作用的理论推导

1．2 基于POM的准全球大洋环流模式的建立和模拟结果

1．3 MASNUM浪-流-耦合模式的建立

1．4 第一章图形

2 MASNUM浪-流耦合模式在大洋中的应用

2．1 模式介绍

2．2 海浪模拟结果检验

2．3 浪致混合Bv在全球的分布特征

2．4 浪致混合对夏季上温度结构的影响分析

2．5 小节

2．6 第二章图形

3 MASNUM浪-潮-流耦合模式的建立及在黄海中的应用

3．1 黄海夏季环流研究现状

3．2 MASNUM浪-潮-流耦合模式的建立

3．3 模拟的潮汐、温度和盐度的验证

3．4 夏季水平环流的模拟结果

3．5 夏季垂直环流的模拟结果

3．6 环流形成机制分析

3．7 小节

3．8 第三章图形

4 结论和展望

参考文献

发表文章目录

致谢

发布时间: 2005-10-26

参考文献

[1].NCC/IAP T63海气耦合模式云辐射参数化方案的改进及其在气候模拟中的应用[D]. 汪方.中国气象科学研究院2005
[2].Zebiak-Cane海气耦合模式的改进及对1997/1998 El Nino事件的模拟与诊断分析[D]. 岳彩军.南京气象学院2003
[3].印尼海浪潮流耦合数值模式的发展及其上升流模拟应用[D]. Rita Tisiana Dwi Kuswardani.中国海洋大学2012
[4].大气—海浪耦合模式的物理基础及数值研究[D]. 刘斌.中国海洋大学2007
[5].波致混合对气候模式中赤道SST的影响机制研究[D]. 宋振亚.中国海洋大学2011
[6].基于一个中间型海气耦合模式和四维变分同化方法改进ENSO的模拟和预报[D]. 高川.中国科学院研究生院(海洋研究所)2016
[7].热带海洋海温变率预报及可预报性研究[D]. 唐晓晖.中国科学院研究生院（海洋研究所）2009

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