海洋混合及其效应.docx

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海洋混合及其效应

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）逐渐趋可均匀的过程。

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星的耗散性。

1.2湍流的生消

1湍流能星的产生来日两个方而：

湍流能量:

的切变生成一一平均运动中的速度剪切。

湍流能星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-气界而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,便可能引起日由对流,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星与盐星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，导致海水从界而处上升，下层降温降盐而密度增大，导致海水从界而处下降。

对流从界而开始分别可上和阿下扩展。

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而产生对流，分别阿另一层

海水扩散。

在海洋中已经观测到这种从界而可上、下伸展几厘米长的指状水柱，称为“盐指”

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

混合效应：

均匀层；上混合层

暖而咸

冷而淡

:

、铅宜混合效应一一趋匀与层化

冷而淡

暖而咸

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，基本上应等于它们混合前的平均值。

在混合层的下界将出现一个水文特性梯度较大的过渡层，即形成温、盐、密度跃层。

②对流混合

单独由降温引起的对流混合，其温度值低于混合前的平均值，盐度则等于混合前的平均值；

单纯由增盐引起的对流混合，其盐度值高于混合前的平均值，温度则等于混合前的平均值；

由温、盐联会效应引起的对流混合，其温度要低于混合前的平均值，其盐度要高于混合前的平均值而混合后的密度总是高于混合前密度的平均值。

2.2上层混合的分布与变化

明显的季节变化和不同的地理分布特点

1）涡动混合在各个季节各纬度的海区都会发生,而对流混合却在高纬海区与降温季节比较强烈。

在低纬海区，对流混合难以发展，涡动混合则长年占据优势地位。

2）不论涡动混合还是对流混合，在陆架与浅海区都比大洋更为强烈，特别是在某些中高纬海区甚至可以直达海底。

2.3海洋底层的混合效应

潮流和海流

下混合层

2.4跃层对海况的影响

屏障作用：

物理、化学、营养盐类、声、光的折射、反射、军事活动。

A

/tn

南黄海A—B断而夏季水温分布

2.5海洋热盐细结构

2.5.1海洋细结构

相对常规观测尺度的铅直可结构，称其为“细微”结构。

很多很薄的水层构成，层内温盐性质相对均匀的分层结构。

（小于1m数厘米甚至更小）。

2.5.2海洋细结构的型式

①阶梯状结构：

在海洋上层：

大风的扰动或相邻海水的入侵。

在海洋深层：

一般认为是因“双扩散”对流，混会增密引起的对流，速度剪切引起的湍流。

黑潮区的阶梯型垠微结梅（29*24,N」27『48*E}

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②不规则扰动型：

跃层内有厚度为数米的温度和密度相当均匀的薄层，有时甚至有逆温现象。

可能是内波的破碎或小尺度湍流形成。

三、水平混合效应一一混合区与海洋锋

3.1混合区与混合带

3.2海洋锋

3.2.1定义

3.2.2研究意义

3.2.3类型

3.2.4分布

阳4TIIR界大押主■棒面的分布（•引n文MI2J）

118*122*126-130-E118'122*126,]3（TE

38・

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图9-12黄、东海四季表（a）、底（b）层的温度锋分布闵・'圮

图9-13黄、东海四季表（a）、底（b）层的盐度锋分布*网