热力学效应及斯托克斯漂流对混合层影响的研究

本文通过理想化的外部强迫以及海洋站点实测数据驱动普林斯顿海洋模式来研究海洋热力学效应和斯托克斯漂流对上混合层数值模拟的影响。在Mellor-Yamada湍流闭合方案中，经常出现夏季海表面温度偏暖和混合层深度偏浅的模拟误差。实验表明，斯托克斯漂流在冬季和夏季均能增强湍流动能，加深混合层深度。这种效应可以改善夏季的模拟结果，但与观测数据相比，将增大冬季混合层深度的模拟误差。斯托克斯漂流可以通过增强湍动能来加深混合层深度。结果表明，将斯托克斯漂流与冷皮层和暖层对上部混合层的热效应相结合，可以正确地模拟混合层深度。在夏季，海洋冷皮层和暖层通过“阻挡结构”和双温跃层结构模拟出更真实的上混合层变化。在冬季，海洋热力学效应通过增强上层海洋层结平衡了斯托克斯漂流的影响，并且由斯托克斯漂流引起的过度混合被校正。     

海-气界面动量通量的估计方法分析与应用

首次将经验模态分解方法引入湍流稳定性分析,与传统的线性和滑动平均去势方法进行了比较,发现经验模态分解方法的去势效果最好。基于"南海平台通量观测计划"(FOPSCS)近两年的连续通量观测数据,得到了22 476个摩擦速度的估算值,结果表明,当风速小于5m/s时,拖曳系数随风速增大而减小,而风速大于5m/s时,拖曳系数随风速增大而增大,两种情形分别反映了黏性表皮摩擦和波浪引起的形状阻力对海面风应力的贡献。同时发现短风区情形的拖曳系数大于长风区情形,说明波浪成长状态会对海-气界面动量交换产生影响。     

东海对台风云娜的海洋响应

Many typhoons pass through the East China Sea(ECS) and the oceanic responses to typhoons on the ECS shelf are very energetic. However, these responses are not well studied because of the complicated background oceanic environment. The sea surface temperature(SST) response to a severe Typhoon Rananim in August 2004 on the ECS shelf was observed by the merged cloud-penetrating microwave and infrared SST data. The observed SST response shows an extensive SST cooling with a maximum cooling of 3°C on the ECS shelf and the SST cooling lags the typhoon by about one day. A numerical model is designed to simulate the oceanic responses to Rananim.The numerical model reasonably simulates the observed SST response and thereby provides a more comprehensive investigation on the oceanic temperature and current responses. The simulation shows that Rananim deepens the ocean mix layer by more than 10 m on the ECS shelf and causes a cooling in the whole mixed layer. Both upwelling and entrainment are responsible for the cooling. Rananim significantly deforms the background Taiwan Warm Current on the ECS shelf and generates strong Ekman current at the surface. After the typhoon disappears, the surface current rotates clockwise and vertically, the current is featured by near inertial oscillation with upward propagating phase.     

塔基海-气界面动量通量观测：向岸风和离岸风情形比较

本文使用塔基直接观测法研究海洋大气边界层中的海-气界面动量通量。首先，我们收集数据并和前人观测结果比对，其比对结果符合一致。其次，在低风速至中等风速条件下，我们发现海-气界面动量通量的交换系数（又称拖曳系数）对于向岸风和离岸风两种情形有所差异。为此，我们使用一个考虑表面波的参数化方案解释海-气界面动量通量对于表面波的依赖关系。这些结果一方面证实表面波对于海-气界面动量通量的影响，另一方面验证一个考虑表面波参数化方案的有效性。     

低风速涌浪条件下浪致应力的研究

本文基于2012年2月15日至5月8日的广东省茂名市附近海上铁塔实测数据,分析了海气边界层的湍流运动。结果证实,在涌浪条件下,协谱和Ogive曲线存在明显受涌浪影响的区域。本文进一步研究,发现浪致雷诺应力的正负符号变化与波龄相关,并给出了顺风向和侧风向浪致雷诺应力正负符号反转时波龄的统计分布。此外,本文基于协谱法提取了浪致雷诺应力τ_swell,并与传统方法得到的浪致雷诺应力τ_*swell做比较。结果表明,整体上τ_swell比τ_*swell大2～3个量级,这意味着传统方法显著低估了涌浪的浪致雷诺应力,传统的浪致雷诺应力计算方法还有待改进。