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海洋中示踪物等值线的分形长度及其与混合效率的关系
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作者 钱钰坤 刘统亚 +1 位作者 张华 彭世球 《热带海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期1-15,共15页
涡致混合扩散是物理海洋研究中的热点和难点问题。本文基于“有效扩散”理论,研究示踪物等值线在海表地转湍流的多尺度搅拌作用下,发生拉伸、扭曲、变形、折叠等改变其几何拓扑结构的现象,并探讨了等值线分形长度的变化与混合效率的关... 涡致混合扩散是物理海洋研究中的热点和难点问题。本文基于“有效扩散”理论,研究示踪物等值线在海表地转湍流的多尺度搅拌作用下,发生拉伸、扭曲、变形、折叠等改变其几何拓扑结构的现象,并探讨了等值线分形长度的变化与混合效率的关系。研究结果表明,在地转流场的搅拌下,示踪物的等值线会被迅速拉长,并产生丰富的精细结构。这种分形式的增长可达原长度的10~20倍,是混合效率提高的主要原因;而涡丝和锋面伴随的梯度增强虽然也有贡献,但为次要因素。另一方面,在示踪物模拟过程中,小尺度扩散会通过不可逆混合对示踪物进行均匀化,从而抹平等值线的精细结构,抑制等值线的增长,限制混合效率的提高。基于“数盒子”算法计算了等值线的分形维度,其数值在1.4到1.6之间,介于一维和二维之间。但由于地转湍流数据分辨率的限制,无法考虑更小尺度(次中尺度过程)的搅拌作用,可能低估了等值线的分形长度和混合效率。本研究将海洋混合与等值线几何特征联系了起来,初步得到了分形长度和混合效率两者的经验关系式,未来可以利用图像识别等成熟遥感技术将海洋示踪物等值线的几何特征直接转换为混合效率,为诊断分析海洋混合及其参数化提供了一种新的思路。 展开更多
关键词 海洋混合 地转湍流 分形几何 有效扩散 等值线
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南海东北部剪切流场对内波影响的研究进展 被引量：1
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作者 蔡树群 刘统亚 +5 位作者 何映晖 吕海滨 陈植武 刘军亮 谢皆烁 许洁馨 《地球科学进展》 CAS CSCD 北大核心 2015年第4期416-424,共9页
南海东北部受黑潮入侵、季风等动力因素的影响,背景剪切流场复杂,涡旋众多,水体垂向层结季节性变化明显,同时又因吕宋海峡的复杂底地形和强潮流的影响,内潮、内孤立波现象显著。但是,以往关于内潮、内孤立波的研究很少考虑到背景剪切流... 南海东北部受黑潮入侵、季风等动力因素的影响,背景剪切流场复杂,涡旋众多,水体垂向层结季节性变化明显,同时又因吕宋海峡的复杂底地形和强潮流的影响,内潮、内孤立波现象显著。但是,以往关于内潮、内孤立波的研究很少考虑到背景剪切流场和涡旋对其影响,因而难以揭示内波的生成、传播和演变规律。主要概述了南海东北部的剪切流、涡旋和内波等多种中尺度物理现象及其之间的相互作用的研究进展,进而提出未来关于南海东北部剪切流场对内波生成、传播和演变影响研究中的一些问题和研究思路。 展开更多
关键词 内潮 内孤立波 剪切流 涡旋 南海
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