第七讲-湍流模型的应用

第七讲湍流模型的应用宋丹浙江大学海洋科学与工程学系dsong@对于通常的大尺度海洋（或大气）运动：1）地转偏向力（或科氏力）是重要的；2）湍流粘性应力>>分子粘性应力；3）运动的水平尺度>>垂直尺度；4）垂向运动满足（准）静力近似；5）波动振幅<<水深；6）近似为不可压缩流体。在实际的海洋中，引起各个物理量扩散和混合的最主要海水运动是其湍流运动。动量（动能）、温度、盐度、密度、溶解氧、CO2、叶绿素、……海区：渤、黄、东海，日本海南部和南海北部海流：以黑潮为主的西边界流系和陆架边缘海流系潮汐现象：正压潮波和潮流潮致余流

陆架浅海的潮致混合

内潮波与深海内潮混合

……大尺度内潮波主要生成于琉球岛链以东的陆架波折处和吕宋海峡处应用举例（HAMSOM）湍封闭模型1、Smagorinsky（1963）：2、Pohlmann（1996）：C~O(0.1-0.2)cL=0.22hL：混合层厚度N：浮性频率（Brunt-Väisäla频率或Väisäla频率）Ri：Richardson数M2分潮的调和振幅和迟角：上图为观测资料的调和分析结果下图为模式计算的结果正压潮模式海流模式1、生成与吕宋海峡处的M2内潮波正压潮-海流耦合模式2、陆架浅海的潮致混合海洋环流外海海水流动的形式及其成因：潮流漂流气压梯度流密度梯度流补偿流近岸特有的海（水）流：河川泄流波浪流正压场和斜压场正压场中，压强梯度力与重力相平衡，即静力平衡；斜压场中，压强梯度力的垂向分量与重力相平衡，即海水在垂向上满足静力平衡，压强梯度力的水平分量驱动海水的水平运动。海水受力重力、压强梯度力、地转偏向力（科氏力）、粘滞力（切应力）、摩擦力、引潮力结合动力学方程理解每一项力的作用！对于通常的大尺度海洋（或大气）运动：1）地转偏向力（或科氏力）是重要的；2）湍流粘性应力>>分子粘性应力；3）运动的水平尺度>>垂直尺度；4）垂向运动满足（准）静力近似；5）海面波动振幅<<水深；6）近似为不可压缩流体。湍封闭模型1、Smagorinsky（1963）：2、Pohlmann（1996）：C~O(0.1-0.2)cL=0.22hL：混合层厚度N：浮性频率（Brunt-Väisäla频率或Väisäla频率）Ri：Richardson数地转流：压强梯度力与科氏力的平衡运动密度流（DensityCurrent）、倾斜流（SlopeCurrent）在北半球，沿地转流方向，低压在左、高压在右风海流（漂流）1、漂流产生的原因2、艾克曼漂流理论两个基本假设：

1）稳定风场；

2）无限深开阔大洋。海面（z=0）风应力：底边界（z=∞）：两个主要结论：

1、表层漂流方向在北半球偏于风向右45°，南半球相反；

2、在北半球，风海流的体积输运垂直指向风矢量的右方。升降流风海流的附效应：1、海水辐聚（Convergence）下沉形成下降流（Downwelling）2、海水辐散（Divergence）上升形成涌升流（Upwelling）3、水平方向的补充流动形成补偿流（FeederCurrent，CompensationCurrent）大洋环流1、风生环流（Wind-inducedCirculation）——风在海面的长时间作用产生的环流，主要在海洋上表层（混合层和温跃层上部）

西向强化：黑潮（Kuroshio）、湾流（GulfStream）

——造成洋流西向强化的主要原因是科氏参量随纬度的变化2、热盐环流（ThermohalineCirculation）

——由密度梯度力引起的流动3、大洋中尺度涡（Meso-scaleEddies）中国海环流海流观测方法1、