穿透性太阳辐射在一维混合层模式中对混合层深度的影响.pdf

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1、第!"卷第#期$%%"年#月L*&!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!穿透性太阳辐射在一维混合层模式中对混合层深度的影响!刘志亮田纪伟李丙瑞牟林中国海洋大学物理海洋实验室，青岛!""##$摘要用单8指数形式的描述太阳辐射穿透性短波辐射的经验公式，代入;<.3=%>3<:8<发展的平均意义下一维时变混合层物理模型，得到考虑穿透性太阳辐射时混合层深度的控制方程5通过两组数值试验，与未考虑穿透性太阳辐射的混合层深度计算方法进行比较，研究了穿

2、透性太阳辐射在不同海面热状况和不同风速下对混合层深度的影响5关键词混合层深度穿透性太阳短波辐射混合层模式到达海面的太阳辐射，其能量分布在很宽的频是这些模式基本都忽略穿透性太阳辐射的影响5率范围内5厚度为几个厘米的海洋表皮层，能够有［&］曾用EFEF站（位于北太平洋）的资料讨D8:-.:等效地吸收波长大于&##:-的太阳辐射光，并被其加论了穿透性太阳辐射对海表温度的影响，并指出当热5而波长小于&##:-的太阳光，则能够穿透海洋风速大于"-G=时，穿透性太阳辐射对混合层温度至一定深度，对该深度上的海水直接加热5这些短影响不太显著

3、5H/3等［(*］用二维海洋混合层模式讨波的能量大约能占到达海面的太阳总辐射能量的论黑潮延伸区的热平衡时，考虑了穿透性太阳辐［(］射5但同样由于考虑的是高纬海域，海洋上主要是*&?5穿透进入海洋内部的短波辐射能量的大小及其变化，对海洋上层动力学、热力学及海洋生态失热过程为主，且风速较大（典型风速大于(#-G=），过程都能产生较大的影响［!@"］混合层深度一年有十个月处于(##-以上，穿透性5在年际变化或更长时间尺度上，海洋混合层深太阳辐射的作用并不明显5度的变化机制非常复杂，对于太平洋副热带海区来近些年来，对于穿透性太阳辐射

4、的研究有了很说，混合层深度变化在这种长时间尺度上的更加依大进展5I8J/=等［*］对穿透性太阳辐射在赤道太平洋赖于副热带辐聚区（A>BC）和东太平洋暖池区位置的热平衡中的作用进行过讨论5K20-.::等［(L］指出，变化5但在季节以短的时间尺度上，海洋混合层深用单8指数来描述进入海洋中的太阳辐射在可见光度变化则与一维混合层物理机制吻合［&，+］，混合层波段误差不到(#?5本文使用B28:等［("］及M3%深度的变化主要取决于局地风搅拌及热状况5在许［(&，(+］发展的描述穿透性太阳辐射的经验公N3O3998等［’@($］Q$

5、%&多海洋分层模式中都采用了;<.3=等的混合层式，（即（!"）P!#（#）8’，其中（!$）为深度为$物理机制，来确定混合层深度5以前的研究结果表处穿透性太阳辐射（向下为正），#（#）是到达海面的明，这些模式里确定混合层深度的方法能较好的模太阳短波辐射，!是分离系数，&’为穿透性太阳短拟混合层深度的气候变化，特别是当混合层比较深波辐射（波长范围为$+#@&##:-）的穿透深度的8折的情况5在热带海域，混合层较浅，这些模式对混尺度，代入;<.3=%>3<:8<发展的平均意义下一维海合层的模拟误差相对较大5其中一个重要的原因，

6、洋混合层模式，推导出简单的混合层深度的控制方!##$%#&%!’收稿，!##$%(#%$#收修改稿"国家重点基础研究发展规划项目资助（项目号：)(’’’#*$+##）,%-./0：1200/34-./05637589357:第!"卷第#期$%%"年#月98<程，并用数值试验研究了不同热状况和不同风速下忽略由盐度变化引起的密度扰动，混合层内由势能穿透性太阳辐射对混合层深度的影响!转化为动能的量为!基本公式(/!$%#$1/.-.2"，（:）按!"#$%&’$"()"推导思路［*］，把深度为"处的海#,洋的加热描述为（坐标向下为

7、正，坐标原点取在海其中$是热膨胀系数，1是重力加速度!平面）：引入2!，3!分别代表耗散掉的能量和风输入#!（"）$（+%!）&!（,）"（"）’给海洋的动能，则由机械能守恒，得!!%"*(!&（,）))’#-"（"），（+）/!’3!%2!$,，()其中#!代表海洋表面由于长波辐射、感热交换、把（8）式代入（:）式，并积分得-潜热交换过程而散失的热量!（+）式中右端第二项/!+2-%*"（+"）/$$(%（&（,）’#-）(’即等于.（由于坐标系取向下为正，所以取负#$1*20""%(*((!()&（,）%!()&（,）)

8、)$2%3，（;）号）!"（"）为/0"#12)34#函数，其积分#"（"）2"5+，,其中其中(为大于,的任何数!把#!，&!，#!另写为2!3!-2$，3$!#$1#$1（#!，&!（,），#!-）$（#，&（,），#-），（*）#,6由（;），得其中#为海水平均密度，,6为海水的定压