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混合层对流静力不稳定.ppt

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文档介绍:1.3 垂直混合方案
2006-11
*
第一页,共44页。

海水温度方程

垂直混合
形式简单,过程复杂。
量值小,但非常重要。Kv~10-4m2/s
2006-11
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第二页,共44页。

纬圈平均的海温分布
温跃层
混合层
垂直混合决定了海洋的层结。
 垂直混合决定了中低纬度深层水上翻的速率。
2006-11
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第三页,共44页。

海洋的主要混合机制和外强迫






浮力通量



Convection
Double diffusion

Internal Wave
Break
Langmuir Circulations
Shear
Shear
Wave
Breaking
Ekman
Transport
2006-11
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第四页,共44页。

垂直混合的主要机制
混合层
对流 (静力不稳定),切变 (动力不稳定),Langmuir环流,Ekman输送,海浪破碎(浪流相互作用,海浪破碎、飞沫、气泡等)。
海洋内部
内波破碎、双扩散
2006-11
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第五页,共44页。

静力不稳定


z
ρ0
ρ1
ρ
ρ’
ρ0 >ρ1 ,E>0为稳定;
ρ0 =ρ1 ,E=0为中性;
ρ0 <ρ1 ,E<0为不稳定。
X or Y
浮力
重力
2006-11
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第六页,共44页。

B-V频率/惯性振荡频率
流体元垂直方向的移动引起的振荡频率


z
ρ0
ρ1
ρ


t
ρ-1

2006-11
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第七页,共44页。

动力不稳定和Richardson数
流的切变导致不稳定


Richardson数
用来衡量动力不稳定和静力不稳定的相对重要性,或者解释为浮力对湍流的抑制作用和切变产生湍流之间的比值。

2006-11
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第八页,共44页。

双扩散(Double Diffusion)
形成机制:分子的热扩散速率是盐度扩散的100倍
Salty&Warmer
Less salty&Colder
Less
Salt
Less
Salt
Salt
Less
Salty
稳定
不稳定
盐指
混合对流
less
Salt
盐指试验
2006-11
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第九页,共44页。

垂直混合参数化方案
整体(Bulk)混合层方案:假设混合层中速度、温盐是均匀的,主要模拟混合层的温度、盐度和混合层厚度得变化。
 Kraus and Turner, 1967
 Price, Weller, and Prinkel, 1986 , (PWP)
 Chen et al., 1994
应用混合长理论计算整个水柱中的垂直混合系数
Pacanowski and Philander, 1981, PP
Large et al., 1994, KPP(K Profile Parameterization)
应用高阶湍流闭合预报整个水柱的湍流通量。
Mellor and Yamada, 1982
Canoto and Dubovikov, 1996
2006-11
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第十页,共44页。

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