浪致混合效应的耦合模式模拟.pdf

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1、中国科技论文在线http://www.paper.edu.cn#浪致混合效应的耦合模式模拟**张文清，管长龙（中国海洋大学海洋与大气学院，青岛266100）5摘要：进入21世纪后，人们对海浪研究关注的焦点从海浪自身的基础性理论研究转向了海浪对其他海洋动力过程的影响和作用，特别是海浪对海洋上混合层的混合作用。本文在海—气—浪—沉积输运耦合模式（TheCoupled-Ocean-Atmosphere-Wave-SedimentTransportModelingSystem,COAWST）中，添加了波生运动混合作用的参数化方案，并针对台风过程10下的海浪破碎和波生运动两种不同机制的

2、浪致混合作用进行了理想数值实验，初步探讨了海洋对台风的响应情况以及两种不同浪致混合机制在COAWST耦合模式中的表现。数值实验表明考虑海浪破碎、波生运动的混合作用均能让全场平均的海表温度模拟结果降低，混合层深度增深，湍动能、湍粘性系数和湍耗散率增加。波生运动能够有效地将湍动能向深处传递，增强上层海洋的混合。海浪破碎和波生运动的浪致混合作用的参数化方案及其在k-ω湍混合15方案中的嵌入形式具有可行性。关键词：浪致混合；海浪破碎；波生运动；COAWST耦合模式中图分类号：P731.22NumericalSimulationoftheWave-InducedMixinginthe2

3、0CoupledModelZHANGWenqing,GUANChanglong(CollegeofOceanicandAtmosphericSciences,OceanUniversityofChina,Qingdao266100)Abstract:After21STcentury,marinescientistsbegintopayattentiontotheoceanwave’seffectontheotheroceandynamicprocesses,suchassurfacewave-inducedmixingintheupperoceanmixed25layer.I

4、nthispaper,theparameterizationschemeofthemixingduetoturbulencegeneratedbywave-inducedmotionisaddedtothecoupledocean-atmosphere-wave-sedimenttransportmodelingsystem(COAWST).Theresponseofoceantohurricanewiththemodifiedcoupledmodelingsystemwhichcontainsparameterizationschemesofeffectsofthewave

5、breakingandwave-inducedmotiononthemixingareinvestigatedbyidealizedhurricanecases.Intheseidealizedcases,theseasurface30temperaturewillbedecreased,andthemixedlayerdepth,turbulencekineticenergy(TKE),verticalviscositycoefficient(AKV)anddissipationofTKEwillbeincreasediftheeffectsofthewavebreakin

6、gandwave-inducedmotiononthemixingareconsidered.Wave-inducedmotioncaneffectivelytransfertheturbulentkineticenergytothedeeperoceanandenhancethemixtureoftheupperocean.Furthermore,theparameterizedschemesofmixingduetoturbulencegeneratedbywavebreakingand35wave-inducedmotionwhichareembeddedinthek-

7、ωturbulentmixingschemearefeasible.Keywords:surfacewaveinducedmixing;wavebreaking;wave-inducedmotion;COAWSTcoupledmodel400引言目前的海洋模式（比如POM、FVCOM等）基于现有的湍流混合方案（比如K-Profile参数化方案，Mellor-Yamada湍封闭方案等），在模拟夏季海洋混合层时，其结果普遍存在[1,2]海表面温度过高、混合层深度过浅的问题。人们分析，这是由于混合层中的某些物