海洋中示踪物等值线的分形长度及其与混合效率的关系

涡致混合扩散是物理海洋研究中的热点和难点问题。本文基于“有效扩散”理论,研究示踪物等值线在海表地转湍流的多尺度搅拌作用下,发生拉伸、扭曲、变形、折叠等改变其几何拓扑结构的现象,并探讨了等值线分形长度的变化与混合效率的关系。研究结果表明,在地转流场的搅拌下,示踪物的等值线会被迅速拉长,并产生丰富的精细结构。这种分形式的增长可达原长度的10～20倍,是混合效率提高的主要原因;而涡丝和锋面伴随的梯度增强虽然也有贡献,但为次要因素。另一方面,在示踪物模拟过程中,小尺度扩散会通过不可逆混合对示踪物进行均匀化,从而抹平等值线的精细结构,抑制等值线的增长,限制混合效率的提高。基于“数盒子”算法计算了等值线的分形维度,其数值在1.4到1.6之间,介于一维和二维之间。但由于地转湍流数据分辨率的限制,无法考虑更小尺度(次中尺度过程)的搅拌作用,可能低估了等值线的分形长度和混合效率。本研究将海洋混合与等值线几何特征联系了起来,初步得到了分形长度和混合效率两者的经验关系式,未来可以利用图像识别等成熟遥感技术将海洋示踪物等值线的几何特征直接转换为混合效率,为诊断分析海洋混合及其参数化提供了一种新的思路。     

剪切湍流数据处理技术

湍流在海洋能量和水体的交换演化中起着非常重要的作用.海洋湍流研究的发展和海洋湍流观测仪器的研发密切相关.世界上湍流观测仪器的研发起步于20世纪50年代,但是我国在湍流观测设备方面到目前为止仅仅处于起步和引进国外设备阶段.针对我国的情况,利用DSP技术设计电路,并通过电路对剪切湍流数据进行处理.用ALEC公司生产的湍流剖...     

渤海垂直湍流混合强度季节变化的数值模拟

渤海为极浅陆架海 ,其中湍流耗散作用显著。将三维斜压陆架海模式 HAMSOM应用于渤海 ,以渤海周边台站每天 4次的常规气象资料作为风和热驱动 ,渤海海峡开边界以 5个主要分潮调和常数计算水位强迫 ,计算了渤海 1982年水文要素和流场变化 ,并用模式以湍的局地平衡理论封闭计算出垂直湍流粘性的时空分布。结果表明 :渤海湍流混合冬强夏弱 ,变化幅度较大 ( 10～ 2 0 0 cm2 / s) ,这是风搅拌和潮混合的湍流输入在密度层化调整下的结果 ;风的作用在冬季强于潮的作用 ,而底层则由潮混合控制呈现半月周期 ;渤海湍粘性系数的空间分布十分复杂 ,这是在渤海地形和岸形轮廓限制下 ,由一定大气条件驱动的流场和密度场导致的湍流混合强度不同所致     

湍流数值模拟中封闭模式应用的局限性

通过对琼州海峡的潮流场特征进行数值模拟，指出了选择不同的特征混合长度表达式对数值模拟结果的影响，表明了基于特征混合长度理论的流封闭模式在近海湍流数值模拟中应用的局限性。     

现场海域水平扩散系数的探讨 Ⅱ．黄河三角洲埕北海域的计算

根据Ｔａｙｌｏｒ的湍流扩散理论和Ｈａｙ、Ｐａｓｑｕｉｌｌ提出的拉格朗日流和欧拉流的相关函数的相似性，用黄河三角洲埕北海域的实测资料，按四种不同方案计算出该海域的水平扩散系数和谱密度分布。指出：该海区潮流扩散系数主要受潮流的影响，其分布特征与潮流的分布基本一致，所求的水平扩散系数主要是由周期性的潮运动给予潮流扰动所致。方案４是通过富氏变换滤波消去了周期性潮流扰动，本方案计算的水平扩散系数是由周期为６ｈ以下的小尺度涡提供能量。     

沃克环流上升区赤道低空强西风带的分析

采用ＴＯＧＡ／ＣＯＡＲＥ国际合作考察期间（１９９２年１０月─１９９３年２月）获得的２６７次定点（２°Ｓ，１５５°Ｅ）定时高空大气探测资料，进行计算分析，发现１９９２年１２月─１９９３年２月低空存在一支西风急流，有两次分别持续半月之久，而１９９２年１１月的两次赤道西风急流，因无赤道高空急流配合，仅持续２ｄ便消失。本文还指出：（１）赤道低空西风急流是各种海－气指数产生ＥＮＳＯ异常的重要信息；（２）赤道高空急流有滞后赤道低空急流２ｄ左右的响应关系；（３）赤道低空急流是纬向水汽输送的狭窄通道。     

平流雾和辐射雾时边界层温度场又风场结构特征的对比分析

本文利用多普达所获取的在时间、空间（垂直方向）较为密集的实时资料,分别对两次性质不同的（平流和辐射）大雾的边界温度场、风场结构特征进行了对比分析。得出在华北地形槽下挟流雾得以稳定维持的根本原因是与位于各逆温层之上的、和平有大风速达１０．７２ｍ／ｓ的偏北大风相联系的下沉逆温切相关。下沉逆温随着与之相伴的偏北大风的减弱、消伯而逐渐趋于消失。其边界层逆温较大地减弱是动力（动量下传）、热力（对流）共同作用     

大连海域近海面湍流结构及谱特征

利用黄海北部大连海域2009年10月—11月的近海面大气湍流观测资料,对湍流强度、方差相似关系、风速与温度分量谱及湍流通量协谱等进行了分析。结果表明:该海域在海风环境下湍流强度随着风速的增大逐渐减小,且强度均小于0.5;湍流方差相似关系基本上满足1/3定律,近中性环境下无量纲化三维风速方差主要受海滨地形的影响;各速度分量谱在惯性副区符合理论上的-2/3次幂规律,不稳定条件下由于湿度因素的影响,温度谱谱线在高频部分收缩较差,略有上翘;动量谱在惯性副区更接近-2/3幂率,感热谱在惯性区基本符合-4/3的分布,但是谱线分布与稳定度没有明显的规律性。     

海洋湍流的测量及相关分析

对海洋湍流速度脉动的一维概率密度作了测量，并把测量结果与高 斯分布进行了比较。比较的结果表明，一个接近于高斯分布而另一个却差别较 大。计算到直至五阶湍流相关函数并与网格湍流进行了比较，结果都表明小时 间间隔中测量结果与网格湍流的结果近似一致，而大时间间隔中却相差很大。 以上结论说明了较长的测量时间的必要性。     

海雾生成过程中平流、湍流、辐射效应研究

推导出一个相对湿度方程,分析了在海雾生成过程中平流、湍流和辐射的效应.