混合层对流静力不稳定.ppt

垂直混合方案
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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
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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。
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第三页，共44页。
海洋的主要混合机制和外强迫
风
浮力通量
Convection
Double diffusion
Internal Wave
Break
Langmuir Circulations
Shear
Shear
Wave
Breaking
Ekman
Transport
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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
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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
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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
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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。
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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
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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
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第十页，共44页。