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青島(中國科學(xué)院海洋研宄所青島266071;中國海洋大學(xué)物理海洋。中實(shí)線和虛線分別代表考慮和不考慮海浪破碎的結(jié)果,綠線、紅線、藍(lán)線和紫線分別代表D、P,e(中為負(fù)ej和Pb.此外,中給出的Pb和D為計(jì)算結(jié)果的10倍。表明,在風(fēng)速為20m/s的情況下,考慮或不考慮海浪破碎時,湍動能的生成和耗散都主要集中在混合層上部約25m的水層中。當(dāng)不考慮海浪破碎影響時,剪切生成項(xiàng)P,和耗散項(xiàng)£是該深度內(nèi)湍動能收支的主要部分,兩者大小相當(dāng)。在該深度內(nèi),湍流的剪切生成與耗散所占的比重分別為91.6%,該深度以下,兩項(xiàng)都明顯減小。整個混合層中垂直擴(kuò)散項(xiàng)D和浮力生成項(xiàng)Pb的作用相對要小。
當(dāng)考慮海浪破碎對海表湍動能通量的影響時,近海表水層內(nèi)的湍能量收支受到明顯的影響。在2. 5m以上的水層中,由平均流的剪切效應(yīng)產(chǎn)生的湍動能通量為246on3/s3,由粘性耗散損失的為338.6 在混合層底部,由于溫度躍層的存在,浮力通量加,Pb減小,削弱了底部湍流的垂向混合,各項(xiàng)作用都比較小,且大小相當(dāng),湍流混合達(dá)到穩(wěn)定。 4結(jié)論根據(jù)海浪破碎對海洋上混合層中湍流生成的影響機(jī)制,在垂向一維混合層模引入了這一影響。數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明,當(dāng)考慮海浪破碎對混合層中湍流生成的影響時,在海表形成湍流明顯加的次層,在該層中湍動能的垂直擴(kuò)散項(xiàng)和耗散項(xiàng)都有顯著加,由耗散損失的湍動能比無海浪破碎影響的結(jié)果加了約1倍,而湍流的剪切生成減小3.5%.海浪破碎的影響在該次層中形成了存在于湍動能的剪切生成、耗散及垂直擴(kuò)散間的一種新的局部平衡關(guān)系。這一結(jié)論與近年來根據(jù)觀測資料得到的研究結(jié)果基本相同。 在該次層以下,湍能量收支的局部平衡關(guān)系主要存在于湍流的剪切生成與耗散之間,與傳統(tǒng)壁層定律結(jié)論一致。