使用惯性内波破碎混合方案改进LICOM大洋环流模型.docx

该【使用惯性内波破碎混合方案改进LICOM大洋环流模型 】是由【niuwk】上传分享，文档一共【3】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【使用惯性内波破碎混合方案改进LICOM大洋环流模型 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。使用惯性内波破碎混合方案改进LICOM大洋环流模型
引言
LICOM（LICOM: Louvain-la-Neuve/Institut d'Astronomie et de Géophysique Georges Lemaître-Océanographie）是一种大洋环流模型，通常用于模拟海洋深层流动和混合过程。该模型在全球范围内应用广泛，可以预测全球气候变化、海洋环境等方面的重要指标。然而，LICOM模型在模拟潮汐和内波的过程中仍然存在一定的不足之处，特别是对惯性内波的模拟能力较弱，导致了模拟结果与实际情况存在差距。本文旨在介绍一种基于惯性内波破碎混合方案的LICOM模型改进方法，以期提高LICOM模型的模拟精度。
惯性内波的特点及模拟存在的问题
惯性内波是一种特殊的海洋内波，具有非常小的水平长度和纵向速度以及非常大的周期。它不同于其他内波，其能量分布在水平面内，而不是纵向方向。在大洋的深层，惯性内波是非常重要的，因为它们在混合和输运中起着重要的作用。
LICOM模型在模拟惯性内波时存在一些问题。首先，LICOM模型对惯性内波的传播方向限制较严，不能准确地预测惯性内波在不同方向传播的情况。其次，LICOM模型无法准确地模拟惯性内波在深层海洋中的破碎过程。这导致了模拟精度的下降，甚至出现了无法解释的异常情况。
基于惯性内波破碎混合方案的改进方法
为了提高LICOM模型在惯性内波模拟方面的准确性，本文提出了基于惯性内波破碎混合方案的改进方法。该方法旨在解决LICOM模型在模拟惯性内波时存在的问题，特别是在惯性内波在深层海洋中破碎和混合的过程中。该方法的核心是将惯性内波作为一种“被动”现象，即认为惯性内波运动不会显著影响海洋流场的演变过程。在这种情况下，可以将惯性内波与海洋中的其他弱扰动进行叠加。
混合过程
学者们提出了许多关于混合的机制，内混合机制主要有下列四种：
卡局逆转作用（K-gradient mechanism)：起因于纵向温度梯度过大导致的大规模环流，是海洋混合的主要机制。
内波波——波相互作用（internal wave-wave interaction mechanism)：在尺度上，内波受到大规模环流的牵动而产生破碎，这种内波破碎的结果将使自身的能量分布于各种尺度上，这包括更小的波长和更大的波长。破碎内波产生的搅动也可以在水平方向传输和传递，增加小尺度湍流的强度，从而加强内波与湍流的耦合，这种机制在内波交汇的区域更加重要。
水文动力学作用（hydrodynamic mechanism)：受到湍流的作用产生的弯曲、剪切和拉伸，从而使温度、混盐等的副分量混合。
所谓的折叠混合（Fold mixing mechanism)：由于大规模环流与湍流相互作用，湍流产生的小尺度湍动往往带有一定的相位差，这种相位差将使纵向运动反复穿越温度和混盐的等值面，从而达到混合的效果。这种混合机制主要适用于小尺度内波
其中，K梯度机制是影响深度大于1000m的深层环流传输和混合的主要机制，而内波破碎机制对深度小于1000 m的深层环流传输和混合的影响则更加显著。
在内波的混合机制中，内波破碎是影响深度小于1000 m的深层环流传输和混合的主要机制。内波破碎是指内波在传播过程中，随着纵向局部流速的变化，内波波长变得更短，波高变得更大，最终导致内波波动能量的转化，而成为涡动能量，即内波破碎变成湍流的过程。该过程既能在垂向上转化，也可以在水平方向上转化。内波破碎以内波波长的破碎为划分依据，通常条分为两种：第一种为大尺度惯性内波的破碎；第二种为小尺度内波沿斜坡的破碎，前者的影响力半径公约为几十公里至上百公里，这种影响在全球大洋DNS的研究中受到了广泛的关注。
采用基于惯性内波破碎混合方案的改进方法，模拟惯性内波时，可以利用湍流模型对深层环流中产生的湍流进行研究，通过对湍流产生的影响进行耦合，预测惯性内波在深层海洋中的传播和破碎过程。该方法基于近年来内波研究的进展，能够较好地解决LICOM模拟中涉及惯性内波造成的问题。
本论文预计通过比较LICOM改进模型和传统模型的模拟结果，来验证该方法的有效性。预计，通过该技术的改进，LICOM模型将能够更好地模拟惯性内波的传播和破碎过程，大幅提升LICOM模型的模拟精度。