海洋内波的红外成像机理—冷表皮剪切模型.pdf

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1、总第222期舰船电子工程Vo1．32No．122012年第12期ShipElectronicEngineering155海洋内波的红外成像机理一冷表皮剪切模型阳海鹏王丹(海军潜艇学院海洋遥感研究所青岛266071)摘要海洋内波是海洋中常见的现象，与表面波一样是海洋中的一种重要动力形式，其表面流场的辐散辐聚会引起海表温度的微弱变化，文章通过冷表皮剪切模型IN~_T海洋内波表面流场调制海表温度的具体物理机制，并对现有冷表皮剪切模型进行改进，使其仿真结果与海上实验所得海表温度波动量级一致。最终通过海上实验验证，

2、结果表明改进的冷表皮剪切模型是可信的。关键词海洋内波；红外成像；冷表皮；散度中图分类号TN219昌MechanismabouttheInfraredImageryofInternalWave-t·-——CoolSkinStrainModelYANGHaipengWANGDan(SatelliteRemoteSensingMilitaryApplicationInsitute，NavySubmarineAcademy，Qingdao266071)AbstractOceanInterna1waveisacom

3、monphenomenonintheocean，asanimportantdrivingforceliketheSAW，anditwillcauseaweakchangeofSSTbythedivergenceandconvergenceofsurfaceflowfield．ThearticlethroughastrainmodeltoexplorethedetailtheoryofthechangeaboutSST．Byimprovingthemodelappealtothemiddleweightof

4、theSSTchangeinseaexperience．Theseaexperiencedataprovethattheimprovementofthemodeliscredible．KeyWordsoceaninternalwave，infraredimagery，CO0lskin，divergenceClassNumberTN219分子热传导的方式进行。1引言a=av／u(1)海洋表面存在一层很薄其中，是Saunders比例常数，由实验观测确定，是海水的的热边界层，一般它的温度运动粘度(mS)，“是海

5、水的摩擦速度(ms)。在海气比相邻下界水体的温度低零界面，从海面输送到大气的总热通量Q可表示如下点几摄氏度，正是这个特征，一Q—R—H一Hz+Q“(2)人们形象称之为“冷表皮”，其中R一RR⋯R为净的长波辐射，H为感热交换，海洋冷表皮是海洋粘性层的H为潜热交换，代表不同深度吸收的太阳辐射，在冷表图1内波的红外图像一个重要特征，是海～气界皮内约有1O的太阳辐射被吸收。Q为正代表海洋向大气面热量、水汽等物理量交换的主要场所。产生于密度跃层辐射热量，从而使表面温度下降，密度增大，在冷表皮内形的海洋内波是海洋中一

6、种重要的中尺度现象，它是海水混成自由对流，且由于冷表皮内的温度梯度由分子热传导过合、形成表面细微结构的激励机制，其表面流场的辐散辐程确定，所以Q又可以表示如下聚，调制了冷表皮厚度，从而引起冷表皮内温差的变化，采下Q—klc(3)用高精度红外传感器，能探测到这种微弱的明暗相间温度dZ信号(0．05℃-0．1℃)，从而探测到水下内波]。现阶段国走是海水的热传导系数，代表垂直坐标轴(原点在海表面，外关于内波的红外探测实验开展较多，获得了大量内波的向下为正)，T代表温度剖面。由方程(1)和(3)可计算冷表皮内的温

7、差：红外图像，但关于内波调制海表温度机理的研究较少，理论△TQ／k(4)上也不成熟～。2冷表皮方程[6]3海洋内波的冷表皮剪切模型及改进海洋冷表皮受海面风速，太阳辐射，界面温差、湿度等3．1海洋内波的冷表皮剪切模型众多因素影响。为了研究方便，引入一个变量(见图4)，2004年，Marmorino等人根据TampaBay南部的红外即冷表皮厚度()(1mm)，在该深度内，认为热量传输主要以观测实验第一次提出了内波的冷表皮剪切调制假说，应用*收稿日期：2012年5月8日，修回日期：2012年6月25日作者简介：

8、阳海鹏，男，硕士研究生，研究方向：物理海洋。王丹，女，副教授，博士，研究方向：海洋遥感及应用研究。l56阳海鹏等：海洋内波的红外成像机理一冷表皮剪切模型总第222期厂Leighton于2003年提出的一线性剪切模型，该方程是级(0．05℃～O．1℃)。3．2冷表皮剪切模型的改进a2T=^、／()(5)胁、DcP由于现有冷表皮剪切模型仿真结果偏小，因此，需要对a为水平表面散度(即垂直剪切率，—一Ow／az)，但是分析现有模型进行