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加拿大海盆上层海洋垂向湍扩散系数估计

张莹  
【摘要】: 海洋的湍粘性系数和湍扩散系数是研究海洋动量传输、热扩散和物质扩散的物理基础,是海洋模式的重要参数。北冰洋是海冰覆盖的海洋,其垂向湍粘性系数和湍扩散系数与其他大洋有显著不同。加拿大海盆是北冰洋最大的海盆,它的上层海洋直接参与海-气-冰相互作用,对气候变化尤为敏感,因此对于加拿大海盆上层海洋的垂向湍扩散系数和湍粘性系数的研究具有重要的科学意义和应用价值。 本文以Pacanowski Philander的参数化方案为基础,利用二次北极科考的冰站资料和船基资料,定量计算了加拿大海盆温跃层以上海水的垂向湍粘性系数ν和垂向湍扩散系数κ,并对加拿大海盆不同区域进行了比较。并对加拿大海盆温跃层的双扩散现象进行了分析,计算了双扩散界面的热通量和垂向湍扩散系数κ。 结果表明,κ和ν的垂向分布存在一定的差异:加拿大海盆表层24m以浅的垂向湍扩散系数κ和垂向湍粘性系数ν较大;24m以下至温跃层以上水深范围内,κ和ν的量值较小;温跃层处的双扩散效应导致湍扩散加强,垂向湍扩散系数κ又有所增大。 κ和ν的垂向分布存在一定的区域差异。冰站资料,区域的不同主要体现在24m以浅。混合层以下、温跃层以上的水深范围内,κ和ν垂向的量值变化较小,但仍存在一定的区域差异,并且这种κ、ν的区域差异是密度层化和剪切的共同作用的结果。 加拿大海盆温跃层处的温度、盐度呈现明显的双扩散的“阶梯状”结构。从密度比R_ρ的量值大小来看,夏季时加拿大海盆西南部的温跃层的层化似乎比中部的更稳定。加拿大海盆西南部站点的双扩散界面的平均热通量F_(H1)为1.1 W/m~2,F_(H2)为0.8W/m~2;中部的站点的F_(H1)为0.9W/m~2,F_(H2)为1.3W/m~2。


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