第四讲海洋混合及其效应VIP专享VIP免费

第四讲 海洋混合及其效应 一、海洋混合 混合是海水的一种普遍运动形式，混合的过程就是海水各种特性（例如热量、浓度、动量等）逐渐趋向均匀的过程。 海水混合的形式有三种： 分子混合 涡动混合（湍流混合）：是海洋中海水 混合的重要形式。 对流混合 1.1 湍流的基本特征 流体运动形式分为层流与湍流两种。 层流是一种十分规则的流动，在两层流体之间只能通过分子的随机运动进行特性交换。 湍流运动则是在平均运动的基础上，又叠加上了一种以流体微团的形式作紊乱的、毫无秩序的随机运动。这是湍流的基本特征之一。其二是湍流的扩散性其三是对能量的耗散性。 1.2 湍流的生消 ①湍流能量的产生来自两个方面： 湍流能量的切变生成——平均运动中的速度剪切。 湍流能量的浮力生成——海水不稳定，势能变动能。 ②湍流能量的消耗 也有两种途径 第一，由粘滞性的作用消耗； 第二，在海水稳定度为正值的情况下，其浮力生成率为负值。（它使已经开始的扰动被削弱甚至平息，这显然是湍流的动能被转化为系统的势能所致）。 平均流速梯度与海水静力稳定度是制约湍流生消的主要因子 湍流的形成是由动力因子所产生的机械作用以及热盐因子所致 1.3 海水混合的区域性 ①海-气界面这是海水混合最强烈的区域。 ②海底混合 ③海洋内部混合 1.4 双扩散效应 “双扩散”效应引起的海洋内部混合 在层结稳定的海洋中，由于分子热传导系数大于盐扩散系数（Kt≈102KS），便可能引起自由对流，从而促进海洋的内部混合。 由于这种海水混合现象完全是由热量与盐量通过子扩散而引起的，因而称为“双扩散”效应。 双扩散效应 1）冷而淡的海水位于暖而咸的海水之上 由于分子扩散的结果，上层海水增温增盐，因为热传导系量是盐扩散系量的100倍，所以上层海水由于增温而密度减小，导致海水从界面处上升，下层降温降盐而密度增大，导致海水从界面处下降。对流从界面开始分别向上和向下扩展。 2）暖而咸的海水位于冷而淡的海水之上 上下两层海水通过界面产生对流，分别向另一层海水扩散。在海洋中已经观测到这种从界面向上、下伸展几厘米长的指状水柱，称为“盐指” 二、铅直混合效应——趋匀与层化 2.1 海洋上层的混合效应 海洋上层是海洋中混合最强烈的区域，包括由动力因子引起的涡动混合和由热盐因子引起的对流混合。 混合效应: 均匀层;上混合层 ① 涡动混合： 假定涡动混合过程中热盐守恒，那么混合后的温、盐值，基本上应等于...