《波浪和降雨對海洋冷皮層和混合層的影響》是依託中國海洋大學，由趙棟樑擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：波浪和降雨對海洋冷皮層和混合層的影響
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：趙棟樑
- 依託單位：中國海洋大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
海洋上混合層是大氣-海洋相互作用最劇烈的區域，海-氣之間的各種通量都是通過海洋上混合層進行的,如何準確模擬海洋上混合層一直是一個熱點研究問題。位於海洋混合層最上方、直接與大氣接觸的冷皮層是一個逆溫層，是大氣熱量向下傳遞的障礙層，冷皮層同時受到海上風、波浪和降雨等因素的影響，分析表明，波浪和降雨對冷皮層和混合層的作用存在非常大的爭議，流行的海洋模式模擬的夏季混合層深度偏淺、海表溫度偏高可能與忽略冷皮層效應有關。. 針對上述問題，本項目將在收集整理前人遙感和現場觀測資料的基礎上，開展實驗室實驗和海上觀測，獲取關於冷皮層的可靠數據，分析現有的邊界層和表面更新類型的冷皮層模型，提出包含波浪和降雨效應的塊皮溫差模型，引入海洋混合層模式，探討冷皮層和海洋混合層之間的相互作用機制；同時考慮波浪和降雨對混合層的直接效應，從而提高海洋模式對混合層的模擬能力，為長期氣候變化預測提供新的依據。
結題摘要
目前的海洋模式對海洋混合層的模擬存在一個問題，即所模擬的夏季混合層偏淺，而冬季尚可。為了解決這一問題，人們試圖將波浪及其破碎效應加入模式，但尚未得到一致的結論。本項目探討了波浪和降雨對海洋冷皮層和混合層的影響。為此我們進行了實驗室和外海觀測以及數值模擬實驗，實驗室觀測重點探討了降雨對波浪和海面附近湍流的影響，提出了一種湍流和波浪之間的相互作用機制。利用POM模式進行了各種數值模擬，並與Papa海洋站的觀測比較表明，波浪引起的Stokes漂流和暖層是影響海洋混合層模擬的重要因素，通過增加這兩種效應，可以使夏季混合層模擬加深，同時避免了冬季混合層過度加深，為海洋模式模擬精度提高和海洋環流研究提供了理論基礎。 利用浮標和衛星遙感數據，進一步分析了外海情形下降雨對波浪的影響，發現降雨對風浪和涌浪分別產生加強和抑制效應，並且這兩種效應均發生在海浪譜譜峰附近的低頻區，說明降雨所產生的水平應力對風浪成長的重要性，這一研究成果對於準確模擬降雨情形下的海浪提供了依據。 利用浮標和衛星高度計數據，首次發現了波高和海溫之間存在負相關性，即波高隨海溫增高而減小，其原因是海溫會通過分子粘性來影響湍流強度，使海溫增高時湍流耗散增加，波高減小。同時也指出，在波侯研究中發現的波高減小趨勢是氣候變暖引起的海溫升高的影響，而不是風速的影響，因為風速依然呈現增大的趨勢，該項成果為未來的波侯和全球變暖研究提供了新思路。 利用南海平台和潛標觀測資料，系統分析了包括動量、熱量、水汽和氣體通量估計的參數化方法，給出了一套新的海氣通量交換係數參數化方案，提出了高風速下海氣動量通量的交換機制和公式，給出了考慮波浪破碎效應的氣體交換速率的新參數化方案，為海氣通量的準確估計和氣候變化研究提供了新依據。
