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确定海洋上混合层厚度的新方法及南海混合层结构表征
Alternative TitleA New Method for Determining Ocean Mixed Layer Depth and Characteristics of mixed layer in South China Sea
黄鹏起
Thesis Advisor周生启
2018
Degree Grantor南海海洋研究所
Degree Name硕士
Degree Discipline物理海洋学
Keyword海洋上混合层厚度,南海海盆,混合发生层,湍耗散率
Abstract本文提出了一种确定海洋上混合层厚度(Mixed Layer Depth, MLD)的新方法“相对变化”法。进行噪音和分辨率测试并应用于全球WOCE数据,与常用MLD方法进行了全面对比,分析了南海海盆混合层结构特征,探讨其变化机制。“相对变化”法计算温度(密度)廓线从海表到各深度的标准差δ、最大变化幅度σ,定义变量“相对变化”χ=δ/σ,χ趋于极小值时的深度即为MLD。经测试发现新方法受随机噪音(噪音水平≤5%)影响较小,通过比较临界值类(阈值法、阈值插值法、梯度法和集合法)和非临界值类(曲率法、最大角度法和相对变化法)MLD方法在不同垂向分辨率廓线下的稳定性和准确性,发现阈值插值法、集合法和曲率法、相对变化法的结果分别在两类方法中性能最佳,新方法结果最接近人工识别MLD且质量因子(Quality Index, QI)最高。将以上4种方法应用于全球WOCE数据集,得到全球温度(密度)混合层厚度HT(Hρ)及对应QI。各方法在MLD>20db时概率密度分布基本一致,从QI值可知相对变化法的准确度最高。新方法MLD结果代表相对最均匀层,导致HT接近Hρ。这使在缺乏密度(盐度)廓线的情况下,新方法可以从温度廓线中得到准确的MLD信息。结合2017南海中部海盆航次的实测水文和气象观测和再分析资料,探讨了春夏转换期MLD与混合发生层厚度(Mixing Layer Depth, XLD)之间的关系。发现4月南海北部MLD较浅,中部海盆区加深,平均MLD约22 m,最大值(58 m)出现在12°N断面西侧,MLD与XLD大小及变化趋势几乎相同。由Monin-Obukhov稳定性参数知该时期南海上层混合属风场与浮力通量联合控制,日间受增强的短波辐射影响变为浮力通量主导,12°N断面区西侧受到海表风场较大的动量通量输入而转为风主导区域。从混合分量的定量计算发现日间主要是海气净热通量引起混合,夜间为风、海流和海气净热通量共同驱动海表混合。MLD与XLD差别较小的根本原因为太阳短波辐射通量增大使海水层结增强,风场动能通量输入减弱使海水湍流运动减弱,导致MLD和XLD同时减小。
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.scsio.ac.cn/handle/344004/18059
Collection学位论文(硕士)
Recommended Citation
GB/T 7714
黄鹏起. 确定海洋上混合层厚度的新方法及南海混合层结构表征[D]. 南海海洋研究所,2018.
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