北冰洋次表層暖水形成機(jī)制的數(shù)值研究

【摘要】： 利用實(shí)測溫鹽數(shù)據(jù)分析了夏季加拿大海盆次表層暖水的結(jié)構(gòu)特征,暖水峰深度在20m附近,極大值為-0.7℃左右,發(fā)現(xiàn)了北冰洋加拿大海盆次表層暖水生成于當(dāng)?shù)?與外來水源無關(guān)。針對北冰洋夏季次表層暖水現(xiàn)象,發(fā)展了一個冰海耦合柱模式,系統(tǒng)研究了北冰洋次表層暖水形成機(jī)制及與其密切相關(guān)的海冰變化機(jī)制和海氣熱通量交換機(jī)制。 模擬了北冰洋中心區(qū)域的海冰季節(jié)變化和海氣熱通量收支,模擬結(jié)果與實(shí)測資料或前人研究成果基本一致,證明了模式的可靠性。并通過研究影響海冰厚度和冰間水道面積的熱力敏感因子,驗(yàn)證了入射長波輻射通量和入射太陽輻射通量是影響海冰厚度、水道面積及海氣熱通量交換的主要熱力因子,氣溫、比濕等其它因素的對海冰厚度、水道面積和海氣熱通量交換也有一定影響。發(fā)現(xiàn)海冰厚度隨著入射長波輻射通量和太陽輻射通量增加呈線性減小趨勢,與此不同的是,水道面積比例隨著各個強(qiáng)迫因子增加呈現(xiàn)非線性增長。通過數(shù)值實(shí)驗(yàn)研究了海冰厚度和水道面積對海氣熱通量交換的影響,結(jié)果表明海冰越薄和水道面積比例越大,海氣熱通量交換就越強(qiáng)。 模擬了北冰洋中心區(qū)域的次表層暖水現(xiàn)象,驗(yàn)證了太陽輻射加熱和表層冷卻是形成次表層暖水的主要機(jī)制。通過數(shù)值實(shí)驗(yàn)定量分析了形成次表層暖水各因子作用,表明太陽輻射是形成次表層暖水的能量來源;長波輻射、氣溫和比濕等其他大氣因子對次表層暖水強(qiáng)度有較大影響;在厚冰區(qū)不能形成次表層暖水,冰厚越薄,水道面積越大,則冰下上層海水溫度升高得就越快,薄冰和冰間水道是形成次表層暖水的主要能量通道; 數(shù)值實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)次表層暖水的形成與海水的垂向湍擴(kuò)散強(qiáng)弱關(guān)系密切。通過次表層暖水的模擬值與實(shí)測值比較確定湍擴(kuò)散系數(shù),得到冰下表層海水的湍擴(kuò)散系數(shù)為5.0×10-3 m2/s左右,次表層海水湍擴(kuò)散系數(shù)迅速降低到1.0×10-6 m2/s,表明躍層導(dǎo)致穩(wěn)定性增大,并由此引起的湍擴(kuò)散系數(shù)突變是次表層暖水出現(xiàn)尖峰特征的關(guān)鍵因素,也是夏季太平洋鹽躍層水沒有對次表層暖水產(chǎn)生影響、二者在不同深度同時存在的主要原因。建立了次表層暖水極大值與太陽輻射的定量關(guān)系,確立了次表層暖水形成的熱力反饋機(jī)制。 【關(guān)鍵詞】：次表層暖水 海冰 冰間水道 熱通量交換 湍擴(kuò)散系數(shù) 耦合柱模式
【學(xué)位授予單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：P731.11
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 1 引言12-19
• 1.1 北冰洋夏季的次表層暖水現(xiàn)象12-14
• 1.2 北冰洋夏季次表層暖水形成機(jī)制的研究意義14-17
• 1.3 北冰洋夏季次表層暖水形成機(jī)制的研究進(jìn)展17-18
• 1.4 本文的研究工作18-19
• 2 冰海耦合柱模式19-33
• 2.1 海冰熱力模式的研究進(jìn)展及應(yīng)用19-20
• 2.2 冰海耦合柱模式20-28
• 2.2.1 模式建立依據(jù)20-21
• 2.2.2 模式改進(jìn)21
• 2.2.3 模式結(jié)構(gòu)21-22
• 2.2.4 冰厚熱力學(xué)方程22-23
• 2.2.5 冰雪熱屬性23-24
• 2.2.6 海水的熱力學(xué)方程24-25
• 2.2.7 海洋熱通量計算25-26
• 2.2.8 冰間水道參數(shù)化方案26-27
• 2.2.9 海冰層數(shù)和溫度調(diào)整改進(jìn)方案27-28
• 2.3 冰海耦合柱模式的數(shù)值計算方法28-33
• 2.3.1 表層有雪無融化時方程求解28-31
• 2.3.2 表層無雪無融化時方程求解31
• 2.3.3 表層有雪融化時方程求解31
• 2.3.4 表層無雪有冰融化時方程求解31-33
• 3 模式驗(yàn)證33-49
• 3.1 模式設(shè)置33
• 3.2 冰雪厚度模擬33-35
• 3.3 冰間水道面積模擬35-36
• 3.4 海冰厚度、冰間水道面積與強(qiáng)迫因子的關(guān)系36-38
• 3.5 海氣熱通量交換模擬38-45
• 3.5.1 海冰表面溫度模擬39-40
• 3.5.2 海表面熱通量收支40-43
• 3.5.3 冰海熱通量交換的季節(jié)變化43-45
• 3.6 北冰洋夏季海面熱通量收支敏感性研究45-48
• 3.6.1 夏季海面熱通量收支與海冰厚度的關(guān)系45-46
• 3.6.2 夏季海面熱通量收支與冰間水道面積的關(guān)系46-47
• 3.6.3 夏季海面熱通量收支與大氣強(qiáng)迫因子的關(guān)系47-48
• 3.7 本章小結(jié)48-49
• 4 北冰洋次表層暖水形成機(jī)制的研究49-68
• 4.1 北冰洋次表層暖水的特征49-51
• 4.2 北冰洋次表層暖水的數(shù)值模擬51-53
• 4.3 北冰洋次表層暖水形成機(jī)制的數(shù)值實(shí)驗(yàn)研究53-65
• 4.3.1 海冰厚度、冰間水道及冰藻在次表層暖水形成過程中的作用54-57
• 4.3.2 大氣強(qiáng)迫因子在次表層暖水形成過程中的作用57-58
• 4.3.3 太陽輻射通量分配研究58-61
• 4.3.4 上層海洋湍擴(kuò)散系數(shù)的作用及實(shí)驗(yàn)估計61-63
• 4.3.5 夏季太平洋鹽躍層水對次表層暖水的影響63-65
• 4.4 次表層暖水極大值與太陽輻射通量的定量關(guān)系65-66
• 4.5 次表層暖水與強(qiáng)迫因子、海冰厚度、水道面積及海洋熱通量的關(guān)系66-67
• 4.6 本章小結(jié)67-68
• 5 研究工作總結(jié)與展望68-72
• 5.1 本文結(jié)論68-70
• 5.2 對次表層暖水形成機(jī)制的認(rèn)識70-71
• 5.3 工作不足之處及展望71-72
• 附錄：模式主要參數(shù)72-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 致謝77-78
• 個人簡歷和科研成果78

您可以在本站搜索以下學(xué)術(shù)論文文獻(xiàn)來了解更多相關(guān)內(nèi)容

ICESat與ICESat-2應(yīng)用進(jìn)展與展望    楊帆;溫家洪;

    

    

    

    

    

    

    

    

    

雷達(dá)技術(shù)在極地海冰厚度探測中的應(yīng)用研究    郭井學(xué);李鑫;席穎;李丙瑞;

海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的冰荷載計算    周旋;

北冰洋海冰厚度消減了2．13米    張建松

劉少創(chuàng)：重塑大河里程碑    本報記者 陳瑜

站得高才看得清    本報記者 李山

全球氣候觀測系統(tǒng)亟待建立    青澤

“雪龍”船圓滿完成使命滿載而歸    向杰

極化SAR渤海海冰厚度探測研究    張晰

基于電磁感應(yīng)理論的極地海冰厚度探測研究    郭井學(xué)

基于圖像分析的海冰幾何參數(shù)和拖曳系數(shù)參數(shù)化研究    盧鵬

基于微波圖像的遼東灣海冰典型要素信息提取    紀(jì)永剛

渤海遼東灣冰區(qū)工程點(diǎn)雷達(dá)海冰監(jiān)測和預(yù)報技術(shù)研究    趙寶剛

北極海冰氣候變率的模擬研究    王學(xué)忠

冰層熱力學(xué)生消過程現(xiàn)場觀測和關(guān)鍵參數(shù)研究    雷瑞波

北極徑流變化的關(guān)鍵氣候因子及其對北冰洋海冰變化影響的研究    李丕學(xué)

中小尺度海冰動力學(xué)的粘彈—塑性本構(gòu)模型及SPH數(shù)值模擬    王剛

海冰動力學(xué)數(shù)值模擬及波浪與海冰相互作用    王瑞學(xué)

夏季北冰洋海冰融化過程中能量分配的研究    張樹剛

北冰洋次表層暖水形成機(jī)制的數(shù)值研究    陳志華

東西伯利亞海海冰面積時空變化特征及相關(guān)因素分析    李濤

北冰洋典型海冰生境冰藻生態(tài)學(xué)特征的研究    鄭淑嫻

利用NAOSIM模式模擬末次盛冰期北冰洋水文及海冰變化特征    宮勛

EOS/MODIS衛(wèi)星資料在渤海海冰監(jiān)測中的應(yīng)用研究    潘淑杰

基于MODIS數(shù)據(jù)的渤海海冰重要參數(shù)提取技術(shù)與探測系統(tǒng)    王寧

遼東灣海冰多極化SAR影像解譯分析與分類算法研究    于波

電磁數(shù)據(jù)的采集與處理軟件設(shè)計研究    王杰

模糊聚類和模糊推理在評價海冰災(zāi)害中的應(yīng)用    陳納新