冰站威德尔
雷诺应力牵引速度图的矢量图4.4中描述了在冰站遇到暴风雨威德尔在1992年(McPhee和马丁森1994)。为
m . McPhee Air-Ice-Ocean交互,87 - 108。©Springer科学+商业媒体的帐面价值,2008年
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图5.1估计的无量纲涡流粘度在几个水平下漂流浮冰在1972年AIDJEX试点研究,与早期相比large-eddy-simulation (Deardorff 1972)(改编自McPhee史密斯,1976)
图5.1估计下的无因次涡流粘度在几个水平漂移浮冰在1972年AIDJEX试点研究,与早期相比large-eddy-simulation (Deardorff 1972)(改编自McPhee史密斯,1976)
光谱计算(1994年McPhee),被隔离到1小时时间序列数据,从平均速度是用来旋转向量组件成流线型坐标系中意味着垂直(w)和cross-stream消失(v)组件,和U = U。线性趋势分离后u,光谱计算3.5节中描述的过程。谱组件被本平均的等间距的垃圾箱logw (k), k是角波数。1小时时间序列重叠了半波数更高更好的统计数据。十二个估计为每个5抽搐深度从4至24 m(抽搐3在12米发生故障),然后进一步平均在一个共同的log10 (k)网格的总时间跨度6 h。产生的光谱抽搐5在3.5节中讨论了20米,图3.9所示。我们假定存在一个合理的定义良好的地区保面积的对数坡谱是2/3,伴随着的地区比Sww«4 jsuu,表明各向同性在小尺度上的惯性子界流。
来测试假设X = c % / kmax,我们估计在每个峰值平均w确定最大频谱的谱密度估计的高阶多项式拟合。种看法(1968),布希和潘诺夫斯基4 m的频谱是拟合的函数形式kSww (k) _ (k / kmax) ^
2 (1 + 1.5 (k / kmax) 5/3
我们发现一个接近团结。通过假设X = k \ z \ 4 m(最动荡的集群),c %的估计是大约0.85,略高于中性值建议种看法(0.8)由布希和潘诺夫斯基。从这我们构造的估计混合长度基于波数在w平均光谱的峰值水平在5点ISW风暴(McPhee和马丁森1994):
Xpeak =残雪/ kmax (5.2)
一个独立的湍流混合长度的估计可能是由光谱通过假设本地TKE产量等于耗散,e是来源于谱水平的惯性子范围(Hinze 1975)
害怕£2/3 = ^ - ^ (Jfc) * 5/3 (5.3)
4 oe ae = 0.51是湍流动能的柯尔莫哥洛夫常数。inertial-dissipation过程本质上是一个倒置的方法估算大气表层的压力(例如,埃德森et al . 1991年),而不是使用e和kz(即。在表层,X)估计压力,我们使用u *从协方差测量获得从惯性子范围计算X和e:
u *是当地的摩擦速度,柯是一个波数w频段的2/3地区的选择,和Sww (ke)柯的谱密度评估。
协方差测量气温速率和TKE耗散,一个类似的热混合长度,Xt可以派生等同温度差生产热耗散(见3.7节)
小圣= M = =£\我)泰,dz u * Xt
在= 0.79 (Edson et al . 1991年)是温度差Komogorov常数,和STT (ke)是谱水平温度差在特定波数的惯性子范围。
估计的三种不同的混合长度isw - 92风暴,总结TKE和热耗散率方差在图5.2中,整个IOBL通常是相似的,所有离开明显从表层(k \ z \)扩展。这些结果表明,通过IOBL混合长度保持相对稳定,一旦过去一个相对较浅的表层与边界的距离成正比。这种观察形成的基础假设涡流粘度在混合部分IOBL以外的表层可能为代表
TKE和热耗散率为0
5为冰/海洋边界层湍流尺度混合长度的估计
TKE和热耗散率为0
-
- 艾凡:(m2”3) x107 iy (K2年代”1)x101
5为冰/海洋边界层湍流尺度混合长度的估计
图5.2 TKE方差和热耗散率和深度ISW 92。b混合长度的估计来源于谱峰(Xpeak),从TKE平衡假设生产=耗散(Xe)和热方差守恒方程(Xt)(改编自McPhee马丁森1994。美国科学促进协会许可)
在u *是当地的摩擦速度。这不同于第四章中讨论的相似性模型K是允许不同的外层,而我们假设X仍然相对稳定。
不通过相似性比例或混合长度参数,可以估计代表在ISW风暴直接从涡流粘度埃克曼理论。如果运动压力大小是指数,即。,T = Toeaz, we can estimate the parameters To and a by the linear regression of log T versus z. Results of the fitting are shown in Fig. 5.3. From the Ekman solution
一个是半对数的适合的斜率。= 0.051,Kfit = 0.026平方米。
ISW风暴的相当独特的数据集还提供了一个可靠的估计的标量热涡流扩散系数平均通过整个IOBL,通过直接相关的垂直平均运动热通量({w '))和热梯度。平均热通量小于10 W m ~ 2 ISW风暴期间,粗略估计预期的热梯度在混合层可能是由假设艾迪标量扩散系数与涡流粘度(0.02平方米*):
ISW运动压力
图5.3运动压力在5层ISW风暴。误差线代表+ 1 std.协方差估计的偏差运动学雷诺应力在每个下半场“实现”。The dashed line is a log-linear fit of the stress magnitudes as described in the text (Adapted from McPhee and Martinson 1994. With permission American Association for the Advancement of Science)
(dT) - w的in_4Km-i
dz K
当然,非常小。的既定精度海鸟海洋温度计用于ISW±0.01°C,一致的变化我们观察到IOBL温度使用工厂校准。然而,通过识别次测量热通量接近零的时候,我们也可以运用常数改正每一个温度计,消除任何潜在的温度梯度。与这些修正当时可能估算时间序列IOBL温度梯度的线性回归的调整温度。垂直平均热流和消极的热梯度(图5.4)是强相关,并提供估计的平均水平热扩散率,
离散和散装的各种估计涡粘性/扩散率在图5.5中进行了总结。他们通常是一致的,支持的假设混合长度来自波数的倒数在w谱峰可能是一个强大的工具来理解IOBL湍流尺度。
图5.4比较平均热流测量五个层次在IOBL ISW(固体圆误差代表±标准差)的负热梯度。沉重的箭头表示时间选择计算温度校准调整,这样潜在的温度梯度为零没有热通量(从McPhee和马丁森1994。美国科学促进协会许可)
图5.4比较平均热流测量五个层次在IOBL ISW(固体圆误差代表±标准差)的负热梯度。沉重的箭头表示时间选择计算温度校准调整,这样潜在的温度梯度为零没有热通量(从McPhee和马丁森1994。美国科学促进协会许可)
离散涡粘性/扩散系数或
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批量涡流粘度/扩散系数或
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0.01 图5.5各种估计的涡流粘度和涡流热扩散系数通过光谱技术在离散的深度,而大部分值作为描述的文本。离散值相乘得到的各种X估计(图5.2 b)由当地ut |
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