-
题名海洋中示踪物等值线的分形长度及其与混合效率的关系
- 1
-
-
作者
钱钰坤
刘统亚
张华
彭世球
-
机构
热带海洋环境国家重点实验室
中国科学院应用海洋重点实验室
卫星海洋环境动力学国家重点实验室
南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海)
中国科学院大学
-
出处
《热带海洋学报》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第1期1-15,共15页
-
基金
国家重点研发项目(2022YFC3105004)
国家自然科学基金项目(41976023,41931182,42106008,42376028)
+1 种基金
热带海洋环境国家重点实验室自主研究项目(LTOZZ2102)
热带海洋环境国家重点实验室开放课题(LTO2107)。
-
文摘
涡致混合扩散是物理海洋研究中的热点和难点问题。本文基于“有效扩散”理论,研究示踪物等值线在海表地转湍流的多尺度搅拌作用下,发生拉伸、扭曲、变形、折叠等改变其几何拓扑结构的现象,并探讨了等值线分形长度的变化与混合效率的关系。研究结果表明,在地转流场的搅拌下,示踪物的等值线会被迅速拉长,并产生丰富的精细结构。这种分形式的增长可达原长度的10~20倍,是混合效率提高的主要原因;而涡丝和锋面伴随的梯度增强虽然也有贡献,但为次要因素。另一方面,在示踪物模拟过程中,小尺度扩散会通过不可逆混合对示踪物进行均匀化,从而抹平等值线的精细结构,抑制等值线的增长,限制混合效率的提高。基于“数盒子”算法计算了等值线的分形维度,其数值在1.4到1.6之间,介于一维和二维之间。但由于地转湍流数据分辨率的限制,无法考虑更小尺度(次中尺度过程)的搅拌作用,可能低估了等值线的分形长度和混合效率。本研究将海洋混合与等值线几何特征联系了起来,初步得到了分形长度和混合效率两者的经验关系式,未来可以利用图像识别等成熟遥感技术将海洋示踪物等值线的几何特征直接转换为混合效率,为诊断分析海洋混合及其参数化提供了一种新的思路。
-
关键词
海洋混合
地转湍流
分形几何
有效扩散
等值线
-
Keywords
oceanic mixing
geostrophic turbulence
fractal geometry
effective diffusivity
contour
-
分类号
P731.26
[天文地球—海洋科学]
-
-
题名三亚近岸海浪观测特征及其对台风过程的响应
- 2
-
-
作者
李骏旻
李博
陈武阳
刘军亮
-
机构
中国科学院南海海洋研究所
三亚海洋生态环境工程研究院
南方海洋科学与工程广东省实验室(广州)
-
出处
《热带海洋学报》
CAS
CSCD
北大核心
2023年第4期25-35,共11页
-
基金
海南省自然科学基金(422MS160)
广东省科技计划项目(2021B1212050023)
+1 种基金
国家自然科学基金(42130404)
中国科学院前沿科学重点项目(QYZDJ-SSW-DQC034)。
-
文摘
在南海三亚湾南部部署了长期监测站位,于2020年4—10月、2021年12月—2022年2月等时段开展了覆盖4个季节的海浪观测。在观测数据的基础上,对该海域波浪要素的基本统计规律及其对台风过程的响应特征开展了系统的分析。结果显示,观测站位处的海浪受风场、地形、岸线和潮流动力等局地因素影响明显,呈现近岸浪特征。由于受到水下地形的削弱和岸线边界的诱导,站位处波浪长期维持向北传播,波高和波周期均相对较小,其中有效波高和平均周期在大部分时间内分别低于1m和4s。由于受到潮流和海陆风等动力因素的影响,波高呈现强烈的日变化特征,在与流向相反(相同)时,波高和波陡均明显上升(下降);在同向较强风速的作用下,波高和波陡亦明显上升。站位波浪要素对台风过程有着显著的响应,在潮流的协同作用下,波高显著上升。当台风过程离站位较近时,波浪能量的频率分布向低频段加强的同时,也向高频段扩展,且方向分布发生明显改变;如果路径离站位距离较远,则波浪能量主要通过涌浪的形式传至站位,能量分布主要向低频扩展而方向分布基本不变。
-
关键词
波浪
潮流
台风
现场观测
三亚
-
Keywords
waves
tidal current
typhoon
in-situ observation
Sanya
-
分类号
P731.22
[天文地球—海洋科学]
-
