日尺度和季节尺度的海气交换和海洋混合

Lau and Sui(1997)和Sui et al. (1997b)分析了COARE数据,发现大气可降水量的干、湿相与TOGA COARE期间季节内振荡的通过有关。理性内振荡的通过也影响表面辐射和热通量,从而影响海洋混合过程,从而影响海洋上层分层。2-3天的扰动和日周期是湿期的主要时间尺度现象,而海温的日周期则有规律地受到太阳日周期的强迫辐射通量在白天和夜间的辐射和热通量在干燥阶段(图2)。这意味着垂直太阳能吸收海洋上层剖面在决定混合层深度和混合层太阳吸收率方面起着重要作用,最终控制着海洋混合层温度的演化。

Sui等人(1997b)利用混合层模式研究了垂直太阳吸收剖面在海洋温度日模拟中的作用及其对季节内变化的影响。由于不对称日变化用于浅滩和加深

宽外袍Coare
图2。TOGA COARE期间观测到的海温时间序列(上图)和选定COARE期间模拟的升温速率(实心)和混合层深度(虚线)(下图)。

在混合层中,日混合循环的累积效应对维持上层海洋的稳定至关重要热分层现象并在季节内时间尺度上模拟混合层和温度的真实演变。混合层对日周期的进一步敏感性试验表明,耦合模式中大气-海洋系统的日对流-辐射过程的加入影响了模拟季节内变化的能力。

盐度对密度分层影响海洋上层稳定的温度也同样如此。Li et al.(1998)进一步在海洋混合层建模中加入盐度,以检查降水和相关上层的影响海洋盐度海洋混合层的分层。在模拟中加入盐度和降水诱导的淡水通量表明,夜间降雨时发生更深的混合,因为淡水通量诱导的混合层较浅,加深速率较大,这与观测结果一致。盐度分层的加入会导致较暖的海水被夹带进海洋混合层,因为盐度分层维持了海洋上层的稳定,而不含盐度的模拟只显示了冷水被夹带进海洋混合层,因为热分层解释了海洋上层的稳定。由于Kraus- tuner混合参数化方案(Niiler and Kraus, 1977)需要同时进行热分层和盐层分层来确定混合层深度,Li等人进行了解耦盐度实验来检验热分层对盐层结构的影响。实验结果表明,当淡水输入量较大时,有热分层和无热分层模拟的盐度变化有显著差异。盐度差可达0.2 PSU。模拟结果表明,降水诱导的淡水通量和盐度分层的加入改善了海洋混合层热演化的模拟。

Sui等人(1998b)使用混合层模型以及从TOGA COARE获得的表面强迫估计来估计观测到的混合层中吸收的热量,以维持观测到的SST振幅,这在很大程度上依赖于深度依赖性的太阳加热。混合层温度日周期的模拟振幅(< 1°C)明显小于观测振幅(1-3°C),这意味着模拟中的混合层没有吸收足够的太阳热量。他们发现,为了维持观测到的海温,超过39%的净表面太阳辐照度在前0.45米内被吸收,这比以前的估计要高。然后对太阳吸收的垂直剖面进行了修改,用修改后的太阳剖面进行的模拟在日和季节内时间尺度上产生了更真实的海表温度振幅。

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