陆坡无旋重力密度流的数值模拟

陆坡无旋重力密度流的数值模拟

论文摘要

本文利用MITgcm模式,在非静力近似条件下,水平方向采用不等间距网格,垂向采用等间距网格,模拟陆坡无旋重力密度流的运动。通过改变地形和冷源强度参数,阐释影响陆坡重力密度流的重要因素。数值模拟结果显示:改变地形对流场的影响比较大,增加陆坡地形的坡度,密度流体下沉的速度增加,流体沿陆坡下沉的深度加大;减少陆坡地形的坡度,密度流体下沉的速度减少,流体沿着陆坡下沉的深度减少。增加或减少陆架附近冷源强度对流场也有着影响,减少冷源强度,密度流体的速度减弱,密度流体沿着陆坡下沉的深度减少,在陆架上的温度偏差减弱,密度流体对环境流体的影响也减少;增强冷源,流体的驱动增加,密度流体的流速加大,沿着陆坡下沉的深度增加,在大陆架上面的温度异常加强,密度流体变冷,对环境流体的影响也增加。经计算发现在陆坡处,Richardson数的梯度小于1/4,因此宜发生Kelvin-Helmholtz不稳定,由于卷挟导致环境流体与高密度流体混合,修正了流体的密度,因此沿着斜坡加速下滑。另外,在开边界处添加了潮汐的作用,模拟结果表明,潮汐对陆坡重力密度流运动也有一定的影响。

论文目录

  • 中文摘要
  • 英文摘要
  • 第一章绪论
  • 1.1 重力密度流的研究意义
  • 1.2 重力密度流的观测研究
  • 1.3重力密度流的数值模拟研究
  • 1.4 研究内容
  • 第二章 MITgcm 模式
  • 2.1 控制方程
  • 2.2 边界条件
  • 2.3 非准静力近似的运算法则
  • 2.4 垂直坐标下非静力近似方程形式
  • 2.5 离散化及运算法则
  • 2.6 模式的流程图
  • 第三章 陆坡无旋重力密度流的模型描述
  • 第四章 数值实验结果
  • 4.1 规则剖面地形
  • 4.2 降低坡度
  • 4.3 增加坡度
  • 4.4 减少冷源强度
  • 4.5 外部潮驱动的影响
  • 第五章 总结与讨论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 相关论文文献

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