黄海湍流混合特征研究
海洋混合是海水一种普遍的运动形式，混合的过程引起动量、热量、物质在水平或铅直方向传输，使得海水各种特性逐渐趋向均匀。海洋内部混合是物理海洋学中一个十分重要且发展迅速的研究内容，已成为制约诸如海洋环流、锋面、跃层等动力学研究发展的关键，逐渐受到更多学者的关注。
本文从观测资料分析出发，给出了黄海湍流混合变化特征，探讨了其变化机制。首先利用2005年12月14日至15日青岛外海2号锚地(A3站)周日连续观测的ADCP资料，分析了平均流场特征、雷诺应力和湍流动能生成率特征。结果表明青岛外海以半日潮振荡占优，水平潮流表现为往复流的形式，有显著的涨落不对称现象，且涨潮流强，落潮流弱；底边界流速符合对数分布，底边界层厚度绝大部分都在10m以下。雷诺应力量级为lO<'-4>m<'2>／s<'2>，其高值时刻对应涨潮流的高值时刻。湍流动能生成率在表、底层大，中间层较小，量级为10<'-6>W／kg；利用CTD资料估算了Thorpe尺度，在Thorpe尺度和Ozmidov尺度相等的假设下，推算出湍流动能耗散率和密度扩散系数，结果表明，青岛外海Thorpe尺度在1.1米～9米之间变化，有约2小时的周期， 其累计概率密度函数服从Weibull分布；湍流动能耗散率和密度扩散系数的量级分别为lO<'-7>W／kg和10<'-3>m<'2>／s，前者有约1.4小时和约5.5小时的周期，后者有约2小时和约6小时的周期，二者累积概率密度函数均服从对数正态分布。
然后利用2005年初春北黄海和山东半岛南部两个连续观测站(A2、A1)的ADCP资料，分析了流场特征，表明A1站和A2站流场以半日潮振荡占优，Al站潮流椭圆主轴为西北一东南向，A2站潮流椭圆主轴为东北一西南向，均处于黄海旋转潮波系统。A1站潮流较强，底边界流速符合对数分布；A2站潮流较弱，观测期间出现7～8级大风，使得A2站底边界层流速不符合对数分布；利用ADV资料分析了底层湍流耗散率特征，结果表明，Al站和A2站的底层湍流动能耗散率平均值分别为1.0×10<'-4>W／kg和4.68×10<'-5>／kg，均有约12小时和6小时的周期。利用CTD资料估算了Thorpe尺度、湍流动能耗散率和密度扩散系数，结果表明，A1站Thorpe尺度在0.8m～4.8m之间变化，A2站Thorpe尺度在1.1m～7.5m之间变化，且均服从weibull分布。湍流动能耗散率在A1站和A2站均在10<'-9>W／kg～10<'-4>／kg之间变化，其累积概率密度函数服从对数正态分布。密度扩散系数量级在A1站和A2站均在10<'-4>m<'2>／s～10<,-2>m<'2>／s之间变化，其累积概率密度函数服从对数正态分布。最后利用2005年夏季胶州湾内锚地(A4站)连续站的CTD资料估算了Thorpe尺度、湍流动能耗散率和密度扩散系数，结果表明，A4站Thorpe尺度在0.1m～3.3m之间变化，且服从weibull分布，受潮流的影响有约12h的周期；湍流动能耗散率在9.8×10<'-9>W／kg～1.15×10<,-5>W／kg之间变化，其累积概率密度函数服从对数正态分布；密度扩散系数量级在4.93×10<'-4>m<'2>／s～3.7×10<,-3>m<'2>／s之间变化，其累积概率密度函数服从对数正态分布。
各连续站的对比分析表明，潮混合和风混合是黄海湍流混合的主要形式。潮的影响主要表现在底层，风的影响则表现于水柱内。
湍流混合;潮流;黄海;海洋混合
中国海洋大学
硕士
物理海洋学
魏皓
2006
中文
P731.26
69
2007-08-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）