南海内波能量局地耗散率时空分布的反演研究

Considering that the energy dissipation rate of the internal waves in the vertical mixing parameterization scheme has large uncertainty and strong anisotropic distribution in the South China Sea (SCS), we plan to inverse the spatial and temporal distribution of internal wave energy dissipation rate in the SCS using a three-dimensional baroclinic ocean model and its adjoint model and observational data including the Northern South China Sea Opening cruises data, Argo, XBT and Satellite remote sensing data,A vertical mixing parameterization scheme can be establised based on the obtained distribution of internal wave energy dissipation rate, which is expected to improve the simulation of the vertical mixing in middle-deep layers and thus the circulation structure and marine environments of the SCS.

针对现有内波混合参数化方案中内波能量局地耗散率参数具有较大不确定性,且没有根据南海的特点考虑其时空差异性的问题，本项目拟利用南海北部开放航次资料、Argo、XBT资料和卫星遥感等实测资料，结合三维斜压海洋模式及其伴随模式，在考虑内波能量局地耗散率水平空间差异性的情况下反演其在南海区域的时空分布，建立适合南海区域的内波混合参数化方案，以改进区域海洋模式对南海中深层垂向混合强度的模拟能力，进而提高模式对南海环流结构和海洋环境的模拟和预报精度。

针对现有内波混合参数化方案中内波能量局地耗散率参数具有较大不确定性,且没有根据南海的特点考虑其时空差异性的问题，本项目拟利用三维斜压海洋模式建立适合南海区域的内波混合参数化方案，以改进区域海洋模式对南海中深层垂向混合强度的模拟能力，进而提高模式对南海环流结构和海洋环境的模拟和预报精度。经过三年的研究获得的重要成果如下：1）利用POM伴随模式建立了南海区域目标观测模拟系统，并研究了初始扰动对南海西边界流区模拟的影响；2）在南海区域海气耦合模式中引入风浪混合参数化方案，并改善了海洋初始热含量的模拟和台风经过期间SST的模拟；3）利用POM伴随模型及四维变分方法，结合多年沿岸水位观测资料，进行参数调整优化实验，获取了南海区域风应力拖曳系数的优化模型；4）利用垂向积分的斜压能量方程估算同时考虑局地和非局地潮能耗散的潮致混合率，给出了南海三维潮致混合率的分布；5）分析了潮致混合对深层水团性质、吕宋海峡深层水体输运以及南海深层水平环流和垂向循环的影响。通过三维海洋模式及其伴随模式，构建了南海目标观测模拟系统，为南海海洋观测布点方案提供决策依据；在上层风浪混合参数化、风应力拖曳系数和潮致混合参数化的优化或改进则有效地提高了南海区域环流模式对SST、上层热含量、吕宋海峡的底层入侵流量以及南海中深层环流的模拟能力。