海洋混合及其效应

1、名师整理优秀资源第四讲海洋混合及其效应一、海洋混合混合是海水的一种普遍运动形式，混合的过程就 是海水各种特性（例如热量、浓度、动量等）逐渐 趋向均匀的过程。海水混合的形式有三种：分子混合涡动混合（湍流混合）：是海洋中海水混合的重要形式。对流混合1.1 湍流的基本特征流体运动形式分为层流与湍流两种。层流是一种十分规则的流动，在两层流体之间只 能通过分子的随机运动进行特性交换。湍流运动则是在平均运动的基础上，又叠加上了 一种以流体微团的形式作紊乱的、毫无秩序的随机 运动。这是湍流的基本特征之一。其二是湍流的扩 散性其三是对能量的耗散性。1.2湍流的生消 湍流能量的产生来自两个方面：湍流能量的切变生

2、成一一平均运动中的速度剪 切。湍流能量的浮力生成海水不稳定，势能变动能。 湍流能量的消耗也有两种途径第一，由粘滞性的作用消耗；第二，在海水稳定度为正值的情况下，其浮力生 成率为负值。（它使已经开始的扰动被削弱甚至平 息，这显然是湍流的动能被转化为系统的势能所 致）。平均流速梯度与海水静力稳定度是制约湍流生 消的主要因子湍流的形成是由动力因子所产生的机械作用以 及热盐因子所致1.3 海水混合的区域性 海-气界面这是海水混合最强烈的区域。 海底混合 海洋内部混合1.4 双扩散效应“双扩散”效应引起的海洋内部混合在层结稳定的海洋中，由于分子热传导系数大于 盐扩散系数（Kt102KS，便可能引起自由对

3、流, 从而促进海洋的内部混合。由于这种海水混合现象完全是由热量与盐量通 过子扩散而引起的，因而称为“双扩散”效应。双扩散效应1）冷而淡的海水位于暖而咸的海水之上由于分子扩散的结果，上层海水增温增盐，因为 热传导系量是盐扩散系量的100倍，所以上层海水 由于增温而密度减小，导致海水从界面处上升，下 层降温降盐而密度增大，导致海水从界面处下降。 对流从界面开始分别向上和向下扩展。2）暖而咸的海水位于冷而淡的海水之上上下两层海水通过界面产生对流，分别向另一层 海水扩散。在海洋中已经观测到这种从界面向上、 下伸展几厘米长的指状水柱，称为“盐指”二、铅直混合效应一一趋匀与层化2.1海洋上层的混合效应海洋

4、上层是海洋中混合最强烈的区域，包括由动 力因子引起的涡动混合和由热盐因子引起的对流混 合。混合效应：均匀层;上混合层涡动混合：假定涡动混合过程中热盐守恒，那么混合后的 温、盐值，基本上应等于它们混合前的平均值。在 混合层的下界将出现一个水文特性梯度较大的过渡 层，即形成温、盐、密度跃层。对流混合单独由降温引起的对流混合，其温度值低于混合前的平均值，盐度则等于混合前的平均值；单纯由增盐引起的对流混合，其盐度值高于混合 前的平均值，温度则等于混合前的平均值；由温、盐联合效应引起的对流混合，其温度要低 于混合前的平均值，其盐度要高于混合前的平均值 而混合后的密度总是高于混合前密度的平均值。2.2 上

5、层混合的分布与变化明显的季节变化和不同的地理分布特点。1）涡动混合在各个季节各纬度的海区都会发生, 而对流混合却在高纬海区与降温季节比较强烈。在 低纬海区，对流混合难以发展，涡动混合则长年占 据优势地位。2）不论涡动混合还是对流混合，在陆架与浅海 区都比大洋更为强烈，特别是在某些中高纬海区甚 至可以直达海底。2.3 海洋底层的混合效应潮流和海流下混合层2.4 跃层对海况的影响屏障作用：物理、化学、营养盐类、声、光的折 射、反射、军事活动。| Aff AB斷面夏季水温分布2.5海洋热盐细结构2.5.1海洋细结构相对常规观测尺度的铅直向结构，称其为“细 微”结构。很多很薄的水层构成，层内温盐性质相

6、对均匀的 分层结构。（小于1m数厘米甚至更小）。2.5.2海洋细结构的型式阶梯状结构：在海洋上层：大风的扰动或相邻海水的入侵。在海洋深层：一般认为是因“双扩散”对流，混 合增密引起的对流，速度剪切引起的湍流。不规则扰动型：跃层内有厚度为数米的温度和密度相当均匀的 薄层，有时甚至有逆温现象。可能是内波的破碎或 小尺度湍流形成。名师整理优秀资源名师整理优秀资源名师整理优秀资源三、水平混合效应一一混合区与海洋锋3.1混合区与混合带3.2海洋锋321定义322研究意义3.2.3类型3.2.4分布22* -图9-12黄、东海四季农（叮.底“）层的温度锋分布;“呦用1；慣斥K忡 f 宿帕分粉11阱 122*1264 13CTEnr 12T12 貧130E3S* N34 -.930'-対-3®'N3T26*ns*