全球海洋模式中CFC-11吸收对次网格尺度混合参数化的敏感性

以描述中尺度涡旋对示踪物的输送作用为目的的湍流混合方案GM90经证明对海洋模式的模拟能力较以前的湍流混合方案有较大的提高.该方案涉及到两个主要参数:等密度面扩散系数(AI)和等密度面厚度扩散系数(Aith).该文的目的就是利用中国科学院大气物理研究所(IAP)全球海洋环流模式L30T63研究以上两个系数取值大小对主动示踪物(温盐)以及被动示踪物(CFC-11)海洋分布的影响.实验结果表明这两个系数的取值可明显改变大洋温盐垂直分布以及海洋对CFC-11的吸收,且两个系数在其中起到的作用有很大的差异.从几个剖面的分析结果可知,总的来说,AI的增加使得CFC-11主要储存区的模拟结果更接近观测资料,而Aith的增大使得模拟结果变差.

小振幅海洋内波的演变、破碎和所致混合

利用基于谱方法和MPI并行运算的数值模式SpectralModel,直接数值模拟了三维小振幅海洋内波的演变、破碎和所致湍流混合,指出导致其不稳定而破碎的为PSI(parametric subharmonic instability)机制;对于内波破碎所致的湍流混合过程,分析了跨等密度面扩散系数kρ、混合效率γ、浮力通量谱、动能谱以及势能谱等统计性质:内波破碎前,kρ和γ保持低值水平,浮力通量谱值为负,且集中在低波数段;内波破碎后,kρ和γ迅速增大,最大值分别约为0.9×103m2/s和0.18,浮力通量谱值在低波数段为负值,在高波数段为正值,这是因为层化湍流中势能向小尺度运动传递和动能向小尺度运动传递相比更为有效。在内波破碎、强湍流混合阶段,势能谱存在一谱段满足kz3律,P(kz)=0.2N2kz3。此外,与二维模拟结果相比较,导致内波不稳定而破碎的均为PSI机制,kρ、浮力通量谱、势能谱变化趋势大体一致;但三维数值实验中,内波破碎时间提前,湍流衰减加快;KE谱在高波数部分下降速度相对减小,更接近于kz3。