黄海海区的海洋湍流混合特征研究

Ocean mixing is the universal movement of sea waters. It is now realized that small-scale turbulence in the ocean plays an important role in the dispersions of momentum, heat, and substances dissolved in the ocean. Turbulence has been one of the most focused themes in physical oceanography. In order to understand the inner mixing processes objectively in Yellow Sea, more experiments will be performed with TurboMap. Using the microstructure data, we estimate the turbulent kinetic energy dissipation rate and the thermal dissipation rate. Then the characteristics of turbulent mixing in the Yellow Sea will be analyzed; and the interaction between turbulence and the Yellow Sea Cold Water Mass, or the Yellow Sea Warm Current will also be researched. Meanwhile, We will investigate the connection between Oceanic Turbulence and other processes.

海洋混合是海水一种普遍的运动形式，混合过程使得海水各种特性逐渐趋向均匀，而海洋湍流混合是物理海洋学中一个十分重要且发展迅速的研究内容。但目前国内对湍流的直接观测成果尚不多见，对海洋湍流观测技术的研究还有待深入，且现有的湍流数据处理方法也有很多需要改进的地方。本项目首先分析2006-2007年908项目及其它项目所获取的湍流观测资料，对黄海海区的混合过程做出客观的了解，其次拟采用新型的上升式湍流剖面仪（TurboMAP-L）在黄海海区进行微尺度的大面观测，以获取该海区的湍流直接观测资料，然后利用获得的流速剪切数据和高分辨率的温度数据，计算能够表征混合强度的湍动能耗散率和热耗散率等，进而分析黄海海区湍流混合的时空分布特征，探讨其与黄海冷水团和黄海暖流等典型黄海海洋现象的相互影响；同时研究海洋边界层内湍流的变化及层内各种物理过程对湍流混合的影响。

本项目利用在黄海海区获得的湍流混合观测数据，研究了黄海海区海洋湍流混合的时空分布特征。从四个季节湍流混合的断面分布可以看出，湍流混合的趋势大体一致，在沿岸浅水区，湍流混合作用比较强烈。而深水区湍流混合的垂直分布明显地表现出三层结构，湍流混合较强的上混合层和底混合层，及相对较弱的中层。风的影响主要表现在海洋上层，潮流的影响则表现于底层。热耗散系数的垂向分布呈现低-高-低的垂向分布特征，最大值出现在温跃层附近。对于热扩散系数来讲，其分布特征与热耗散系数恰恰相反，表现为高-低-高的分布趋势。在充分发展的湍流中，热扩散系数与湍扩散系数近似相等。同时研究得出黄海冷水团存在着年际变化特征，而其水体内部相对稳定，湍流混合依然较弱。通过湍流的周日变化分析发现，上层海洋的湍动能耗散率受海面风的影响较大，与表面风速的变化相对应，并与风速变化出现一小时左右的滞后响应。同时太阳辐射对海水的加热作用和海面降温，在一定程度上也会抑制或加强混合作用。潮混合作用导致底层的湍动能耗散率较大，而且出现了显著的半日潮周期变化，但与潮流的变化有一小时左右的滞后。