大洋热盐环流基态能量的研究

针对维持大洋热盐环流分别处于热型和盐型两个基本态时所需要的能量进行探讨。首先，根据Margules有效位能的定义估算大洋处于盐型环流状态时的有效位能。然后，分别用Munk和Wunsch、Hughes和Griffiths的方法，估算维持盐环流所需要的能量，并进行两者的对比。为配合上述理论分析，同时用MOM模式开展数值研究。预期项目的结果可从能量角度对热盐环流的突变给予解释。这项研究不仅对认识热盐环流突变的内在规律，而且对研究气候突变的物理机制都具重要意义。

本项研究的目标是估算维持大洋热盐环流分别处于热型和盐型两个基本状态时所需要的能量。用SODA资料得到现代大洋（即热型）的动能平均值为2.0371E+18J，用MOM4p1数值模拟1400年得到的总动能为0.66E+18 J。可见，全球大洋总动能的量级为E+18 J。将其定义为现代大洋的基态能，约为2E+18 J。盐型（即北大西洋没有深水形成）的基态能，还没能确定。目前只能依靠模式结果，而用所设定的模式寻找该状态预计还需要运行一段时间。. 我们得到全球大洋机械能的时空变化规律：（1）海洋动能的垂向分布特征，从海面到大约2300m深之间是海洋动能的高值区，最大值在580m附近。我们将其定义为动能跃层，类似于温跃层、盐跃层或密跃层；它是海洋“跃层”家庭的新成员，这将对物理海洋学研究具有重要意义。而且，全球大洋以2300米（此值随资料或模式而不同）深度为界分上下两层，上层是海洋动能向重力位能转化，而下层则是重力位能向动能转化（即深海运动起来）。不过，海洋动能与重力位能间转化的数量级有待于进一步确定。（2）海洋动能的水平分布特征，在赤道流、黑潮及湾流延伸体、南极绕流和大洋的西边界区域的海洋动能高。北半球的海洋动能比南半球高，分别为1.9349E+21J和1.6860E+21J。就海洋动能向重力位能转换而言，在全球呈非平均分布，且集中在黑潮、湾流延伸体及南极绕流区。海洋动能向重力位能的转换值在北半球也比南半球大，分别为1.9405E+12W，1.0654E+12W。（3）海洋动能的时间变化特点，北半球春季海洋动能小、重力位能向动能转换强；夏天至秋初则反之。海洋动能在3月份最小，8－9月份达到最大。海洋动能向重力位能转换，有两个峰值分别在3月和11月，最小值在7月。在1871－2010年间，全球海洋机械能的变化趋势是以重力位能向海洋动能的转化为主；海洋动能从1.9E+18 J增加到了2.2E+18J。上述现象均与风向海洋输入的机械能密切相关。