影响北极冰下海洋Ekman漂流垂直结构与深度因素的研究

Ekman漂流是上层海洋普遍存在的一种运动形式。本文提出了用实测温盐数据计算冰下Ekman流速的计算方法,与2010年北极考察期间同步获取的海流剖面数据进行比较,获得了满意的结果。基于这个结果,可以通过比较容易获得的温盐数据,计算Ekman漂流垂直结构。海水层化的存在导致在跃层处湍流黏性系数减小,强烈抑制了流速的向下传播,致使Ekman漂流在跃层处完全消失。结果表明,冬季上层海洋漂流会发生在较大的深度上,而夏季海冰拖曳引起的漂流只能达到20～30m的深度。Ekman漂流的深度只与跃层的深度有关,与海冰的漂移速度无关。漂流层变浅意味着海冰拖曳做功产生的能量不能进入海洋深处,而是在很浅的表层水体内积聚,有利于加剧海冰的底部融化。计算湍流黏性系数通常需要密度剖面和流速剖面的观测结果,在只有密度剖面的情况下,可以采用本文的方法计算Ekman漂流,获得上层海洋的湍流黏性系数剖面。

风浪场波生横向彻体切应力的分析

使用风浪经验公式和风浪传入近岸的小振幅波动理论计算并分析了地转条件下波生横向彻体切应力随风速、风区、水深等因素的变化规律。结果表明,彻体切应力随风速、风区的增大而增大,直到波浪达到完全成长状态,但增长速度并不规则;为更加直观的显示彻体切应力的海流驱动作用,将其与定常Ekman漂流中的风生湍粘性力进行了有意义的比较,结果表明,在中、高纬度的通常海况下两者具有相同量级,因此,在有波浪场存在的条件下,由风、浪共生海流的总体强度将比理论Ekman漂流大,并且不会完全符合Ekman漂流理论的转向规律,在表层尤其明显。由此说明,在一定情况下在风生漂流研究中考虑由地转引起的波生横向彻体切应力是非常必要的。