南海北部上层混合季节变化特征与机理研究

海洋上层湍流混合是上层海洋中最重要的动力过程，是海-气间热量、动量、能量与CO2等物质交换以及上层海洋中众多物理与生物地球化学过程的核心。南海北部海域是南海上层混合最为活跃的关键区域，对其上层混合特征及控制机理的认识是深入研究整个南海上层海洋动力过程的重要基础，把握南海北部上层混合的季节变化特征和机制，是准确模拟该海域上层环流与热盐结构时空变化、提高对全球变化背景下南海北部海洋环境与气候变异预测能力的关键。本项目通过覆盖整个南海北部的四季多学科综合考察航次（搭载），利用MSS型湍流剖面仪、船载ADCP、LADCP以及高精度CTD等设备，开展南海北部上层混合的高质量、高密度、多手段观测研究，以阐明其空间分布与季节变化特征，建立适用于南海北部上层海洋的湍流混合参数化模型；利用层化海洋动力稳定性特征分析方法开展南海北部上层混合的机理研究，揭示南海北部上层海洋的动力稳定性与上层混合间的机制性联系。

项目组按照原计划开展了研究工作，取得了预期的研究成果，超额完成了预期的考核指标。迄今为止，本项目在Journal of Fluid Mechanics、Ocean Dynamics等主流学术期刊发表SCI收录论文7篇（含1篇接收待刊）。参加国际、国内学术会议十余次，含特邀报告一次。经过三年的努力，本项目主要取得了三个方面的研究成果：1、基于实测湍流剖面观测资料给出了南海北部海域温跃层上部平均湍动能耗散率的地理分布特征，发现平均湍动能耗散率在纬向分布上的显著南北差异，并揭示了其与自吕宋海峡向西北方向传播的内波间的联系，提出由内波有效重力位能估计平均湍动能耗散率的方法；2、基于实测资料与内波动力学理论探讨了南海北部海域湍流的生成机理与参数化，发现湍动能耗散率可由梯度Richardson数较好地刻画，提出了适用于夏季风期间南海北部内波场特征的湍流耗散参数化方案，并考察了McKinnon & Gregg基于新英格兰陆架海内波场特征所提出的湍流耗散参数化模型在南海北部海域的适用性；3、综合利用流体动力学基本理论与海洋湍流实测资料，提出了在实际不稳定性研究中考虑背景湍流作用的方法，给出了由实测水体层化参数（浮性频率）与湍流强度（湍动能耗散率）计算垂直与水平湍流粘性系数与扩散系数的方法，定量评估了背景湍流对流动稳定性的影响。