海洋混合及其效應

1、名師整理優(yōu)秀資源第四講海洋混合及其效應一、海洋混合混合是海水的一種普遍運動形式，混合的過程就 是海水各種特性（例如熱量、濃度、動量等）逐漸 趨向均勻的過程。海水混合的形式有三種：分子混合渦動混合（湍流混合）：是海洋中海水混合的重要形式。對流混合1.1 湍流的基本特征流體運動形式分為層流與湍流兩種。層流是一種十分規(guī)則的流動，在兩層流體之間只 能通過分子的隨機運動進行特性交換。湍流運動則是在平均運動的基礎上，又疊加上了 一種以流體微團的形式作紊亂的、毫無秩序的隨機 運動。這是湍流的基本特征之一。其二是湍流的擴 散性其三是對能量的耗散性。1.2湍流的生消 湍流能量的產(chǎn)生來自兩個方面：湍流能量的切變生

2、成一一平均運動中的速度剪 切。湍流能量的浮力生成海水不穩(wěn)定，勢能變動能。 湍流能量的消耗也有兩種途徑第一，由粘滯性的作用消耗；第二，在海水穩(wěn)定度為正值的情況下，其浮力生 成率為負值。（它使已經(jīng)開始的擾動被削弱甚至平 息，這顯然是湍流的動能被轉化為系統(tǒng)的勢能所 致）。平均流速梯度與海水靜力穩(wěn)定度是制約湍流生 消的主要因子湍流的形成是由動力因子所產(chǎn)生的機械作用以 及熱鹽因子所致1.3 海水混合的區(qū)域性 海-氣界面這是海水混合最強烈的區(qū)域。 海底混合 海洋內部混合1.4 雙擴散效應“雙擴散”效應引起的海洋內部混合在層結穩(wěn)定的海洋中，由于分子熱傳導系數(shù)大于 鹽擴散系數(shù)（Kt102KS，便可能引起自由對

3、流, 從而促進海洋的內部混合。由于這種海水混合現(xiàn)象完全是由熱量與鹽量通 過子擴散而引起的，因而稱為“雙擴散”效應。雙擴散效應1）冷而淡的海水位于暖而咸的海水之上由于分子擴散的結果，上層海水增溫增鹽，因為 熱傳導系量是鹽擴散系量的100倍，所以上層海水 由于增溫而密度減小，導致海水從界面處上升，下 層降溫降鹽而密度增大，導致海水從界面處下降。 對流從界面開始分別向上和向下擴展。2）暖而咸的海水位于冷而淡的海水之上上下兩層海水通過界面產(chǎn)生對流，分別向另一層 海水擴散。在海洋中已經(jīng)觀測到這種從界面向上、 下伸展幾厘米長的指狀水柱，稱為“鹽指”二、鉛直混合效應一一趨勻與層化2.1海洋上層的混合效應海洋

4、上層是海洋中混合最強烈的區(qū)域，包括由動 力因子引起的渦動混合和由熱鹽因子引起的對流混 合?；旌闲壕鶆驅?上混合層渦動混合：假定渦動混合過程中熱鹽守恒，那么混合后的 溫、鹽值，基本上應等于它們混合前的平均值。在 混合層的下界將出現(xiàn)一個水文特性梯度較大的過渡 層，即形成溫、鹽、密度躍層。對流混合單獨由降溫引起的對流混合，其溫度值低于混合前的平均值，鹽度則等于混合前的平均值；單純由增鹽引起的對流混合，其鹽度值高于混合 前的平均值，溫度則等于混合前的平均值；由溫、鹽聯(lián)合效應引起的對流混合，其溫度要低 于混合前的平均值，其鹽度要高于混合前的平均值 而混合后的密度總是高于混合前密度的平均值。2.2 上

5、層混合的分布與變化明顯的季節(jié)變化和不同的地理分布特點。1）渦動混合在各個季節(jié)各緯度的海區(qū)都會發(fā)生, 而對流混合卻在高緯海區(qū)與降溫季節(jié)比較強烈。在 低緯海區(qū)，對流混合難以發(fā)展，渦動混合則長年占 據(jù)優(yōu)勢地位。2）不論渦動混合還是對流混合，在陸架與淺海 區(qū)都比大洋更為強烈，特別是在某些中高緯海區(qū)甚 至可以直達海底。2.3 海洋底層的混合效應潮流和海流下混合層2.4 躍層對海況的影響屏障作用：物理、化學、營養(yǎng)鹽類、聲、光的折 射、反射、軍事活動。| Aff AB斷面夏季水溫分布2.5海洋熱鹽細結構2.5.1海洋細結構相對常規(guī)觀測尺度的鉛直向結構，稱其為“細 微”結構。很多很薄的水層構成，層內溫鹽性質相

6、對均勻的 分層結構。（小于1m數(shù)厘米甚至更?。?。2.5.2海洋細結構的型式階梯狀結構：在海洋上層：大風的擾動或相鄰海水的入侵。在海洋深層：一般認為是因“雙擴散”對流，混 合增密引起的對流，速度剪切引起的湍流。不規(guī)則擾動型：躍層內有厚度為數(shù)米的溫度和密度相當均勻的 薄層，有時甚至有逆溫現(xiàn)象?？赡苁莾炔ǖ钠扑榛?小尺度湍流形成。名師整理優(yōu)秀資源名師整理優(yōu)秀資源名師整理優(yōu)秀資源三、水平混合效應一一混合區(qū)與海洋鋒3.1混合區(qū)與混合帶3.2海洋鋒321定義322研究意義3.2.3類型3.2.4分布22* -圖9-12黃、東海四季農(nóng)（叮.底“）層的溫度鋒分布;“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*