中尺度涡旋对海洋热输送影响的数值模拟及机理研究

Eddy-induced heat transport is a key component of the ocean total heat transport. Owing to lacking observational data which can directly resolve the oceanic eddies, the issue of how eddies affect the ocean heat transport has uncertainty. In this project, basing on an eddy-resolving OGCM NEMO with resolution of 1/12 degree, we will employ the techniques of numerical modeling and objective diagnostic analysis to investigating the spatial-temporal characteristic of the eddy heat transport (EHT) by basins, depths, and time scales. Then we will studying the role and mechanism of EHT interactive with the ocean heat transport from the heat budget respect. Furthermore, focusing on the regions arose up-gradient eddy heat transport, we will try to revel the possible corresponding reasons. This project will help understanding EHT and its effect on climatology more comprehensively and thoroughly, and also providing some scientific references for the mesoscale eddies parameterization in ocean and climate model.

中尺度涡引起的热输送是海洋热输送的重要组成部分。由于目前能直接用于中尺度涡研究的观测资料不足，中尺度涡对海洋热输送的影响和作用仍具有很大的不确定性。本项目拟利用数值模拟和客观诊断分析相结合方法，基于1/12°涡分辨率海洋环流模式NEMO结果，分析不同海盆、深度和时间变率下的涡动热输送（EHT）的时空特征，并从热量平衡角度定量研究EHT对海洋热输送的影响及其机理。进而重点关注EHT逆梯度输送区域，探讨涡动热输送产生逆梯度输送的原因。本项目有助于深入研究海洋中EHT及其对气候的影响，同时为海洋和气候系统模式的中尺度涡参数化提供科学参考。

涡旋引起的热输送常被认为是海洋热输送的重要组成部分。但是相对于平均流而言，中尺度涡在空间尺度很小(约为10-100km)，生命周期多在季节尺度以内，这为中尺度涡的直接观测带来了困难，进而针对涡动热输送对海洋热输送的影响机理研究也存在一定的不确定性，因而利用涡分辨率海洋模式研究海洋中涡动热输送问题，采用热量平衡方法，定量分析涡动热输送对全球热输送的影响，进一步探讨机理问题，有助于加深对海洋动力学过程的理解。.本项目的主要研究内容在于发展涡分辨率海洋模式，基于1/12°涡分辨率海洋环流模式结果，分析涡动热输送（EHT）的不同时空特征，并从热量平衡角度定量研究EHT对海洋热输送的影响，探讨其机理。取得主要结果如下：.1)气候态评估表明，通过与观测及再分析对比，NMEFC-NEMO模式可以较好的再现全球气候态温度、盐度、流场以及中尺度涡旋等特征。业务化评估也表明，基于涡分辨率海洋模式NEMO的系统，在多系统比较中表现优异。.2)涡动热输送的时空特征分析表明，涡动热输送在西边界区域、湾流及其延伸体地区、赤道附近很大，在湾流及其延伸体地区，涡动动能要比平均动能大一个量级。热输送的垂直结构分析表明，涡动热输送的影响可以达到海洋深度1000m 处，涡动热输送主要由环流垂直切变决定，与斜压不稳定有关。涡动热输送有明显的年际变化特征。.3).平均热输送的散度和涡动热输送的散度量级相当且大体呈反位相，涡动热输送在局地对平均热输送起补偿作用。向极涡动热输送在某些地方与平均流的输送方向相反，在此也可以看出，向极的涡动热输送是逆梯度的。.