海洋中泰勒冻结湍流假设的适用性研究

Taylor's frozen turbulence hypothesis is often used in the study of physical oceanography, but is this hypothesis applicable in the ocean? Few scientists have discussed and studied this problem, though it is an important issue. In fact, you have assumed that Taylor's frozen turbulence hypothesis is established and available in oceanography research as long as you obtain the internal spectrum, kinetic energy spectrum and temperature spectrum with the data measured by ADCP, current meter, and temperature chain. That is because in our theoretical study of the internal spectrum, the derived result is wave number spectrum but not the frequency spectrum that we draw from the measured data .The wave number spectrum and frequency spectrum can be transformed by the Taylor's frozen turbulence hypothesis. That is to say, you have acquiesced that the Taylor's frozen turbulence hypothesis is applicable in the ocean. However, is it applicable in the actual situation? This project proposes to study the problem by designing the array of submersible marks and obtaining the field observation data.

在物理海洋学研究中经常要用到泰勒冻结湍流假设，然而泰勒冻结湍流假设在海洋中是否适用？很少有科学家针对这一问题进行讨论和研究，但是这一问题又很重要！只要你根据ADCP、海流计、温度链所测数据画出内波谱、动能谱、温度谱等，实际上你就已经假设泰勒冻结湍流假设在海洋学研究中是成立的和可用的，因为我们在内波谱的理论研究中，推导出来的结果是波数谱，而我们根据所测数据画出来的这些谱是频率谱，而波数谱与频率谱之间是通过泰勒冻结湍流假设转换的，也就是说你已经默认了泰勒冻结湍流假设在海洋中是适用的，但实际情况是否适用呢？该项研究就是利用设计布放的潜标阵列和现场观测数据来研究这一问题。

本项目的研究内容包括四个方面：1）内潮能量级串机制研究；2）海洋湍流混合影响因素研究；3）海洋对台风的响应研究；4）泰勒湍流冻结假设和椭圆模型的验证研究。针对研究内容和研究要点，我们利用走航观测数据、潜标数据研究了南海内潮波之间的非线性相互作用，揭示了内潮波破碎、能量耗散的机制，在全日潮的临界纬度台风引起的近惯性内波可以增强全日潮与半日潮之间的非线性相互作用；利用走航观测数据研究了海洋湍流混合的影响因素，水团入侵可以增强海洋湍流混合，中尺度涡可以抑制温跃层的湍流混合，底层流在转向期间可以增强海洋湍流混合；利用潜标数据和数值模拟研究了海洋对台风的响应，台风可以通过近惯性内波、湍流混合影响中尺度、大尺度运动，可以重新分布上层海洋热量；通过潜标数据评估了泰勒冻结湍流假设和椭圆模型在海洋中的适用性，在海洋中椭圆模型比泰勒湍流冻结假设更为有效，可以将定点的时间序列观测数据转换为空间观测数据。项目已资助发表论文14篇（SCI收录13篇），包括Journal of Geophysical Research: Oceans论文5篇、Journal of Physical Oceanography论文3篇，其中关于台风影响的文章被Journal of Geophysical Research: Oceans编辑推荐为Highlight(亮点论文)。获得授权国家专利3项，参加国内外学术会议及学术交流3次。