海浪攪拌混合對(duì)北太平洋海表面溫度模擬的影響

劉子龍, 史 劍, 蔣國榮, 陳奕德, 張成成

(解放軍理工大學(xué) 氣象海洋學(xué)院, 江蘇 南京 211101)

海浪攪拌混合對(duì)北太平洋海表面溫度模擬的影響

劉子龍, 史 劍, 蔣國榮, 陳奕德, 張成成

(解放軍理工大學(xué) 氣象海洋學(xué)院, 江蘇 南京 211101)

利用NCEP再分析風(fēng)場(chǎng)驅(qū)動(dòng)WAVEWATCH III海浪模式對(duì)北太平洋海域的海浪過程進(jìn)行模擬,利用浮標(biāo)觀測(cè)資料對(duì)模擬出的海浪要素有效波高進(jìn)行驗(yàn)證, 發(fā)現(xiàn)他們之間具有很好的一致性?；谀Ｊ捷敵龅挠行Рǜ叩炔ɡ艘? 利用特征波參數(shù)化理論, 在海洋環(huán)流模式中引入海浪攪拌混合作用,分析其對(duì)北太平洋海表面溫度模擬的影響, 初步數(shù)值模擬結(jié)果表明, sbPOM模式在考慮海浪攪拌混合作用以后, 模擬精度進(jìn)一步提升, 這對(duì)提供一個(gè)準(zhǔn)確的大氣模式下邊界條件具有重要作用。

攪拌混合; 海表面溫度; WAVEWATCH III; sbPOM

21世紀(jì), 海浪研究得到了世界前所未有的關(guān)注,所關(guān)注的焦點(diǎn)并非海浪現(xiàn)象本身, 而是海浪對(duì)其他海洋動(dòng)力過程的影響和作用[1]。一般情況下, 海浪通過4種方式影響海流: (1)海浪破碎過程; (2)波浪的攪拌混合過程; (3)波致應(yīng)力; (4)輻射應(yīng)力和底部應(yīng)力等。目前, 國內(nèi)外已有大批學(xué)者從這四個(gè)方面展開了海浪對(duì)海洋混合層影響的研究。本文僅對(duì)海浪攪拌混合對(duì)海洋表層溫度(sea surface temperature, SST)的影響進(jìn)行分析和總結(jié)。

Yuan等[2]將海水的運(yùn)動(dòng)分解成平均運(yùn)動(dòng)和擾動(dòng)運(yùn)動(dòng), 并將擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)視為波生運(yùn)動(dòng)和湍流運(yùn)動(dòng)的疊加。他們借用混合長(zhǎng)的概念將波生雷諾應(yīng)力參數(shù)化,得到波生運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的混合系數(shù)。Qiao等[3]將混合系數(shù)加入到一個(gè)全球環(huán)流模式中發(fā)現(xiàn)可以有效地改進(jìn)對(duì)海洋混合層的模擬。夏長(zhǎng)水[4]將波致混合系數(shù)運(yùn)用到MASNUM浪流耦合數(shù)值模式中對(duì)黃海的溫度環(huán)境場(chǎng)進(jìn)行了模擬, 也取得了較好的結(jié)果。Yang等[5]將攪拌混合系數(shù)引入環(huán)流模式中對(duì)黃?；旌蠈舆M(jìn)行模擬, 發(fā)現(xiàn)其在冬季作用最強(qiáng), 且改變了環(huán)流模式模擬混合層深度偏淺的缺陷。宋振亞[6]等將混合系數(shù)引入到基于MASNUM海浪模式建立的大氣-海浪-海洋環(huán)流耦合數(shù)值模式中, 對(duì)近50 a的北太平洋海表溫度進(jìn)行模擬, 從模擬結(jié)果的平均SST來看, 發(fā)現(xiàn)比大氣-洋流耦合模式模擬的北太平洋海表溫更合理。

此外, 胡好國等[7]提出利用特征波參數(shù)化理論,將海浪引起的垂直渦動(dòng)動(dòng)量和熱混合系數(shù)引入POM模式中, 對(duì)渤海、黃海、東海海洋上層進(jìn)行數(shù)值模擬,探究海浪的混合作用, 發(fā)現(xiàn)海浪的作用使得海洋上層混合更加均勻。本文在使用環(huán)流模式異于前人, 采用先進(jìn)的并行版sbPOM模式的基礎(chǔ)上, 利用胡好國等[7]通過特征波參數(shù)化理論計(jì)算所得的垂直渦動(dòng)動(dòng)量系數(shù)和熱混合系數(shù), 探究海浪的攪拌混合作用對(duì)北太平洋海域不同季節(jié)海表面溫度模擬的影響。

1 研究方法

1.1 WAVEWATCH III海浪模式簡(jiǎn)介及設(shè)置

WAVEWATCH III[8-9]海浪模式簡(jiǎn)稱 WW3, 基于Tolman[10]的第三代海浪模式WAM發(fā)展起來的, 是當(dāng)前國際上最為成熟的幾個(gè)海浪模式之一, 具有穩(wěn)定性好、計(jì)算精度高等特點(diǎn), 目前已成為美國海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心的業(yè)務(wù)化海浪預(yù)報(bào)模式。

本文采用NCEP再分析風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)WW3海浪模式(該數(shù)據(jù)空間分辨率為1.875°×1.9°, 時(shí)間間隔為6 h), 模式地形數(shù)據(jù)由全球分辨率5′×5′的ETOPO5地形插值得到。模擬了2014年全年的北太平洋海域海浪過程。設(shè)置WW3模式考慮風(fēng)攝入波動(dòng)、非線性的波波相互作用、白帽耗散和底摩擦等物理過程, 相應(yīng)的檢驗(yàn)參數(shù)采用默認(rèn)值。模擬的區(qū)域范圍為: 10°S~66°N, 100°~280°E, 空間分辨率為0.5°×0.5°。海浪譜頻率分布為 0.041 8~0.41 Hz, 共25個(gè)頻段, 方向上離散為24個(gè)波向, 且方向角分辨率為15°。模式最大全局時(shí)間積分步長(zhǎng)取為2 400 s, x-y方向和k-theta方向上的時(shí)間積分步長(zhǎng)都取為1 200 s,源函數(shù)時(shí)間積分步長(zhǎng)最小取為15 s, 本文中取為300 s。

1.2 sbPOM模式簡(jiǎn)介及設(shè)置

本文在對(duì)北太平洋海溫進(jìn)行模擬的過程中, 環(huán)流模式空間分辨率以及計(jì)算的區(qū)域的設(shè)置和上文WW3模式設(shè)置保持一致, 同時(shí), 模式垂向采用40個(gè)s層, 在海洋上層采用較高的分辨率, 而在中、深層分辨率較低。模式初始溫、鹽場(chǎng)取自SODA資料月平均溫度和鹽度, 全場(chǎng)運(yùn)動(dòng)速度取零, 地形同樣由全球分辨率為5'5'′的ETOPO5地形插值得到。風(fēng)場(chǎng)和熱通量取自空間分辨率為1.875°×1.9°的NCEP再分析資料中心, 控制模式外模時(shí)間步長(zhǎng)為20 s, 內(nèi)模時(shí)間步長(zhǎng)600 s, 積分2 a, 取第二年積分結(jié)果進(jìn)行分析。

1.3 海浪攪拌混合作用的引入

基于胡好國提出的特征波參數(shù)化理論[7], 引入波浪攪拌混合作用探究其對(duì)海表面溫度場(chǎng)模擬的影響。為了區(qū)別, 把海浪引起的垂直渦動(dòng)動(dòng)量和熱混合系數(shù)分別記為wmK和whK, 其表達(dá)式分別為:

為了初步探究波浪攪拌混合作用在不同月份于北太平洋的作用情況, 圖1給出了海浪攪拌混合作用強(qiáng)度在北太平洋不同月份的月平均空間分布圖,主要以2月、5月、8月、11月為例進(jìn)行分析。從圖1中可以看出, 海浪攪拌混合作用在中高緯度作用較明顯, 在低緯度地區(qū)作用較弱; 從時(shí)間上來看, 2月和11月份作用較強(qiáng), 5月和8月作用較弱。

2 結(jié)果及分析

2.1 海浪模式數(shù)值試驗(yàn)結(jié)果及分析

WW3數(shù)值試驗(yàn), 采用NCEP風(fēng)場(chǎng)作為模式的輸入場(chǎng), 得到了計(jì)算時(shí)間范圍內(nèi)每個(gè)小時(shí)的波浪場(chǎng)要素, 選取有效波高作為檢驗(yàn)?zāi)Ｊ侥M結(jié)果可靠性的要素。

本文在美國國家浮標(biāo)資料中心(National Data Buoy Center, NDBC)選取了6個(gè)如圖2所示的浮標(biāo)站點(diǎn)作為驗(yàn)證點(diǎn), 并以2月、5月、8月、11月為代表月進(jìn)行分析檢驗(yàn)。限于篇幅, 圖3僅分別給出了46001, 46002, 51003, 51004四個(gè)浮標(biāo)11月份有效波高模擬值和浮標(biāo)觀測(cè)值的對(duì)比圖。從圖3中可以看出, 模式模擬結(jié)果較好地吻合了浮標(biāo)觀測(cè)有效波高的變化趨勢(shì), 即便是在有效波高極大極小值點(diǎn), 其模擬效果令人也是較為滿意的, 偶有出現(xiàn)極大值點(diǎn)模擬值偏低的情況, 如51003號(hào)浮標(biāo)11月17日和25日出現(xiàn)的模擬值偏低情況。造成這種誤差的主要原因在于NCEP風(fēng)場(chǎng)的時(shí)空分辨率較低。

將WW3海浪模式模擬結(jié)果與NDBC浮標(biāo)觀測(cè)值進(jìn)行比較, 并對(duì)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析, 對(duì)于浮標(biāo)因?yàn)槟承┊惓６催M(jìn)行觀測(cè)或觀測(cè)數(shù)據(jù)較少的月份,予以舍棄, 并于表1中以“NaN”表示(表中計(jì)算結(jié)果通過四舍五入方法精確到小數(shù)點(diǎn)后二位)。表中給出的均方根相對(duì)誤差和相關(guān)系數(shù)[8], 其定義分別為:

圖1 海浪攪拌混合作用強(qiáng)度在北太平洋的空間分布Fig. 1 Spatial distribution of wave-induced mixing intensity in the northern Pacific

圖2 北太平洋所選NDBC浮標(biāo)站點(diǎn)的位置Fig. 2 Position of selected NDBC buoys in the northern Pacific

圖3 實(shí)驗(yàn)?zāi)M有效波高和浮標(biāo)實(shí)測(cè)有效波高的對(duì)比圖Fig. 3 Comparison of simulated significant wave heights with those from buoy data

式中,rmsE和ofR分別代表均方根相對(duì)誤差和相關(guān)系數(shù),oH和fH分別代表波高的觀測(cè)值和模擬值, N為樣本點(diǎn)的個(gè)數(shù)。

根據(jù)表1統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以得出, 利用NCEP再分析風(fēng)場(chǎng)驅(qū)動(dòng)WW3海浪模式所得的模擬結(jié)果和實(shí)測(cè)資料結(jié)果全年均方根相對(duì)誤差在20%左右, 相關(guān)系數(shù)在0.83左右, 且大多數(shù)位于0.85以上, 0.80以下的僅有3個(gè), 其最大相關(guān)系數(shù)可達(dá)0.93, 最小也有0.66,總體來說, 基本屬于強(qiáng)相關(guān)。從時(shí)間變化來看, 4個(gè)月份均方根相對(duì)誤差變化不大, 2月較其他月份來說稍微偏大點(diǎn), 為22%, 其相關(guān)系數(shù)也為4個(gè)月份中最小的, 僅0.80, 而5月相關(guān)系數(shù)達(dá)0.86, 為4個(gè)月份中相關(guān)性最強(qiáng)。根據(jù)對(duì)圖3和表1的分析, 可以得出, NCEP再分析風(fēng)場(chǎng)可以作為WW3海浪模式的驅(qū)動(dòng)風(fēng)場(chǎng), 其模擬出的有效波高和浮標(biāo)觀測(cè)數(shù)據(jù)基本保持一致。

表1 實(shí)驗(yàn)?zāi)M有效波高和浮標(biāo)實(shí)測(cè)有效波高的對(duì)比Tab. 1 Comparison of simulated significant wave heights with those from buoy data

圖4 未考慮攪拌混合模擬月平均SST和再分析月平均SST資料之差在北太平洋的空間分布Fig. 4 Spatial distribution of monthly mean SST deviations from simulation without wave-induced mixing and reanalysis data in the northern Pacific

2.2 環(huán)流模式數(shù)值試驗(yàn)結(jié)果及分析

對(duì)于海流模式sbPOM模式的模擬結(jié)果, 同樣以2月、5月、8月、11月為例分析海浪攪拌混合作用對(duì)北太平洋海表溫度模擬的影響。

圖4分別給出了4個(gè)月份的未考慮海浪攪拌混合作用模擬SST和ECMWF(European Center for Medium Range Weather Forecasts)再分析資料SST之差在北太平洋的分布圖, 可以從整體上把握sbPOM模式對(duì)北太平洋海溫的模擬情況。由圖4可以得出,在未考慮海浪攪拌混合的情況下, sbPOM模式已經(jīng)能夠較為正確的模擬出北太平洋海表層的溫度。從全年來看, 其模擬的大部分地區(qū), 尤其是北太平洋中部, 誤差范圍主要控制在±1℃以內(nèi); 局部地區(qū), 如大洋沿岸和赤道地區(qū), 模擬溫度誤差較大, 誤差范圍在±3℃左右, 其中, 北太平洋東北部和赤道地區(qū)年平均模擬溫度較低, 而亞洲東岸年平均模擬溫度較高。從時(shí)間變化來看, 5月和8月這兩個(gè)月份主要呈現(xiàn)美洲西岸、北太平洋北部和赤道地區(qū)模擬溫度較實(shí)際值低的趨勢(shì), 僅有亞洲東岸小部分地區(qū)模擬溫度較實(shí)際值高; 而2月和11月卻主要呈現(xiàn)出亞洲東岸模擬溫度較實(shí)際值高的趨勢(shì), 唯有美洲西岸小部地區(qū)模擬溫度較實(shí)際值低, 其中赤道地區(qū)11月份仍主要表現(xiàn)為模擬溫度較實(shí)際值低。

為了定性的分析海浪攪拌混合作用對(duì)北太平洋海表溫度的影響情況, 圖5分別給出了4個(gè)月份未加入海浪攪拌混合作用項(xiàng)和加入海浪攪拌混合作用項(xiàng)后模擬北太平洋海表溫度差分布圖。從全年來看, 波浪攪拌混合作用的引入, 對(duì)中高緯度地區(qū)影響比較明顯, 而對(duì)低緯度地區(qū)影響較弱, 這和夏長(zhǎng)水[4]等提出的Bv在中高緯度海區(qū)比hK要大, 在低緯度海區(qū)比hK要小相對(duì)應(yīng), 也正好迎合了由圖1得到的結(jié)論。局部地區(qū)如對(duì)大洋沿岸地區(qū)作用較為明顯, 而對(duì)北太平洋中部地區(qū)和赤道地區(qū)作用較弱。從時(shí)間變化上來看, 5月和8月海浪攪拌混合的作用使得北太平洋北部地區(qū)模擬溫度值變大, 而2月和11月海浪攪拌混合作用使得亞洲東岸模擬值變小, 這些現(xiàn)象的出現(xiàn), 正好與上文得出的模式模擬誤差相對(duì)應(yīng): 模擬溫度較高地區(qū), 如亞洲東岸,攪拌混和的加入使得模擬溫度降低; 模擬溫度較低的地區(qū), 如北太平洋北部, 攪拌混合作用的引入使得模擬溫度增大。一般情況下, 海洋環(huán)流模式在考慮波致混合作用后, 會(huì)增強(qiáng)海洋上層的混合, 改變海洋中溫度的垂直結(jié)構(gòu), 通常會(huì)使得SST降低。但是海表面溫度的升高或者降低同時(shí)還受到了海洋環(huán)流和海氣熱通量的影響[6,15]。這兩個(gè)過程都可能使得環(huán)流模式在加入攪拌混合項(xiàng)后模擬的溫度較原來偏大。在sbPOM模式對(duì)北太平洋海表溫度進(jìn)行模擬的過程中, 海浪攪拌混合作用的引入使得海表面混合更加均勻, 模擬出來的海表溫度更加準(zhǔn)確。

圖5 未考慮攪拌混合和考慮攪拌混合模擬月平均SST之差在北太平洋的空間分布Fig. 5 Spatial distribution of monthly mean SST deviations from simulation with and without wave-induced mixing in the northern Pacific

為了能夠較為直觀地看出攪拌混合作用對(duì)北太平洋表層溫度的影響, 在美國全球海洋數(shù)據(jù)同化實(shí)驗(yàn)室(USA Global Ocean Data Assimilation Experiment, USGODAE)選取2014年2月27日如圖6所示9個(gè)浮標(biāo)站點(diǎn)作為驗(yàn)證點(diǎn), 對(duì)Argo浮標(biāo)資料探測(cè)海表溫、未加海浪攪拌混合作用的模擬海表溫與加入了攪拌混合作用的模擬海表溫進(jìn)行比較分析, 主要比較表中給出的絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差, 其定義分別為:

圖6 Argo浮標(biāo)北太平洋分布圖Fig. 6 Position of selected Argo buoys in the northern Pacific

式中,RE代表絕對(duì)誤差,AE代表相對(duì)誤差,oH和fH分別代表實(shí)測(cè)海溫和模擬海溫。

通過對(duì)表2進(jìn)行分析得出, 在未引進(jìn)海浪攪拌混合作用項(xiàng)的情況下, sbPOM模式可以較為精確的模擬出海表溫差, 其溫度偏差基本在±1℃左右, 最大溫度偏差也僅為2.21℃, 平均絕對(duì)誤差為0.806℃。在引入攪拌混合作用項(xiàng)以后, 模擬海溫值和觀測(cè)值偏差進(jìn)一步縮小, 平均絕對(duì)誤差達(dá)到0.644℃, 平均絕對(duì)誤差提高20.1%。同時(shí), 平均相對(duì)誤差也由原來的4.07%提高到3.03%?？梢缘贸? sbPOM模式能夠較好的模擬北太平洋海表面的溫度, 在考慮海浪攪拌混合作用項(xiàng)以后, 其模擬效果能夠進(jìn)一步提升。

表2 北太平洋模擬SST和浮標(biāo)實(shí)測(cè)SST的比較Tab. 2 Comparison of simulated and buoy SST data from the northern Pacific

3 結(jié)論

本文首先利用NCEP再分析風(fēng)場(chǎng)驅(qū)動(dòng)WAVEWATCH III海浪模式對(duì)北太平洋海域的海浪過程進(jìn)行模擬,接著針對(duì)模擬出的有效波高, 利用NDBC浮標(biāo)資料對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。通過結(jié)合海浪模式模擬出的有效波高等海浪基本要素和胡好國提出的特征波參數(shù)化理論, 計(jì)算出海浪引起的垂直渦動(dòng)動(dòng)量系數(shù)和熱混合系數(shù)Kwh, 將海浪攪拌混合作用引入環(huán)流模式中, 探究其對(duì)北太平洋海表溫度模擬的影響。結(jié)果表明: (1)從全年時(shí)間變化的角度來看sbPOM模式的模擬結(jié)果, 主要表現(xiàn)為, 5月和8月兩個(gè)月份主要呈現(xiàn)出美洲西岸、北太平洋北部模擬溫度較ECMWF海表溫度值低的趨勢(shì); 而2月、11月兩個(gè)月份主要呈現(xiàn)出亞洲東岸模擬溫度較ECMWF海表溫度值高的趨勢(shì); (2)從全年整體上來看, 波浪攪拌混合作用的引入, 對(duì)中高緯度地區(qū)影響比較明顯, 而對(duì)低緯度地區(qū)影響較弱, 局部地區(qū)如對(duì)大洋沿岸地區(qū)作用較為明顯, 而對(duì)北太平洋中部地區(qū)和赤道地區(qū)作用較弱; (3)sbPOM模式能夠較好的模擬出北太平洋海表面的溫度, 考慮海浪攪拌混合作用以后, 其模擬精度能夠進(jìn)一步提升, 海浪攪拌混合作用對(duì)北太平洋海表面溫度的模擬產(chǎn)生了不可忽略的影響。

[1] 管長(zhǎng)龍, 張文清, 朱冬琳, 等. 上層海洋中浪致混合研究評(píng)述——研究進(jìn)展及存在問題[J]. 中國海洋大學(xué)學(xué)報(bào), 2014, 44(10): 20-24. Guan Changlong, Zhang Wenqing, Zhu Donglin, et al. Review of research on surface wave induced mixing in upper ocean layer: progress and existing problems[J]. Periodical of Ocean University of China, 2014, 44(10): 20-24.

[2] Yuan Yeli, Qiao Fangli, Hua Feng, et al. The development of a coastal circulation numerical model: Waveinduced mixing and wave-current interaction[J]. Journal of Hydrodynamics, Ser A, 1999, 14: 1-8.

[3] Qiao Fangli, Yuan Yeli, Yang Yongzeng, et al. Wave-induce mixing in the upper ocean: distribution and application to a global ocean circulation model[J]. Geophysical Research Letters, VOL.31, L11303,

doi:10.1029/2004GL019824, 2004.

[4] 夏長(zhǎng)水. 基于POM的浪流耦合模式的建立及其在大洋和近海的應(yīng)用[D]. 青島: 中國海洋大學(xué), 2005. Xia Changshui. The establishment of the wave-circulation coupled model based on POM and its applications in the global ocean and the coastal sea[D]. Qingdao: The Ocean University of China, 2005.

[5] Yuan Yeli, Qiao Fangli, Xia Changshui, et al. Waveinduced mixing in the Yellow Sea[J]. Chinese Journal of Oceanology and Limnology, 2004, 22(3): 322-326

[6] 宋振亞, 喬方利, 雷曉燕, 等. 大氣-海浪-海洋環(huán)流耦合數(shù)值模式的建立及北太平洋SST模擬[J]. 水動(dòng)力學(xué)研究與進(jìn)展, 2007, 22(5): 543-548. Song Zhenya, Qiao Fangli, Lei Xiaoyan, et al. The establishment of an atmosphere-wave-ocean circulation coupled numerical model and its application in the North Pacific SST simulation[J]. Journal of Hydrodynamics, 2007, 22(5): 543-548.

[7] 胡好國, 袁業(yè)立, 萬振文, 等. 海浪混合參數(shù)化的渤海、黃海、東海水動(dòng)力環(huán)境數(shù)值模擬[J]. 海洋學(xué)報(bào), 2004, 26(4): 19-32. Hu Haoguo, Yuan Yeli, Wan Zhenwen, et al. Study on hydrodynamic environment of the Bohai Sea, the Huanghai Sea and East China Sea with wave-current coupled numerical model[J]. Acta Oceanologica Sinica, 2004, 26(4): 19-32.

[8] 鄧波, 史劍, 蔣國榮, 等. 驅(qū)動(dòng)大洋海浪模式的兩種海綿風(fēng)場(chǎng)對(duì)比分析研究[J]. 海洋預(yù)報(bào), 2014, 31(3): 29-36. Deng Bo, Shi Jian, Jiang Guorong, et al. Comparison between two kinds of sea surface wind field applied in ocean wave simulation[J]. Marine Forecasts, 2014, 31(3): 29-36.

[9] 張洪生, 辜俊波, 王海龍, 等. 利用WAVEWATCH和SWAN嵌套計(jì)算珠江口附近海域的風(fēng)浪場(chǎng)[J]. 熱帶海洋學(xué)報(bào), 2013, 32(1): 8-17. Zhang Hongsheng, Gu Junbo, Wang Hailong, et al. Simulating wind wave field near the Pearl River Estuary with SWAN nested in WAVEWATCH[J]. Journal of Tropical Oceanography, 2013, 32(1): 8-17.

[10] Tolman H L. A thrid-generation model for wind waves on slowly varying, unsteady, and inhomogeneous depths and currents[J]. Journal of Physical Oceanography, 1991, 21(6): 782-797.

[11] Jordi A, Wang Dongpin. SbPOM: A parallel implementation of Princeton Ocean Model[J]. Environmental Modeling & Software, 2012, 38: 59-61.

[12] Blumberg A F, Mellor G L. A description of a three dimensional coastal ocean circulation model[C]// Heaps N S. Three-Dimensional Coastal Ocean Models, vol 4. Washington DC: American Geophysical Union, 1987: 1-16.

[13] 劉欣, 韋駿. 熱帶氣旋與海洋暖渦間的海-氣相互作用[J].北京大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2014, 50(3): 456- 466. Liu Xin, Wei Jun. Air-Sea interaction between Tropical Cyclone and Ocean Warm Core Ring[J]. Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis, 2014, 50(3): 456-466.

[14] 喬方利, 馬建, 夏長(zhǎng)水, 等. 波浪和潮流混合對(duì)黃海、東海夏季溫度垂直結(jié)構(gòu)的影響研究[J]. 自然科學(xué)進(jìn)展, 2004, 14(12): 1434-1441. Qiao Fangli, Ma Jian, Xia Changshui, et al. Study on the vertical structure of temperature in the summer with wave and tidal currents in the Yellow Sea and East China Sea[J]. Progress in Natural Science, 2004, 14(12): 1434-1441.

[15] 宋振亞, 喬方利, 楊永增, 等. 波致混合對(duì)熱帶太平洋海氣耦合模式中冷舌模擬的改進(jìn)[J]. 自然科學(xué)進(jìn)展, 2006, 16(9): 1138-1145. Song Zhenya, Qiao Fangli, Yang Yongzeng, et al. The improvement of wave-induced mixing on the simulation of cold tongue in the tropical Pacific Ocean with sea-air coupled model[J]. Progress in Natural Science, 2006, 16(9): 1138-1145.

Received:Jan. 27, 2016

Influence of wave-induced mixing on a sea surface temperature simulation of the North Pacific

LIU Zi-long, SHI Jian, JIANG Guo-rong, CHEN Yi-de, ZHANG Cheng-cheng
(College of Meteorology and Oceanography, PLA University of Science and Technology, Nanjing 211101, China)

wave-induced mixing; sea surface temperature; WAVEWATCH III; sbPOM

In this paper, the National Centers for Environmental Prediction reanalysis wind data was used to drive WAVEWATCH III (WW3) to simulate the process of ocean waves in the North Pacific. The simulation results, which were compared with buoy data, show that the significant wave heights from simulation and observation are remarkably consistent. Based on the simulated wave parameters, the significant wave height obtained using WW3, and the theory of the parameterization of feature waves, wave-induced mixing was introduced into the ocean circulation model and its influence on the sea surface temperature in the North Pacific was analyzed. The primary simulation results showed that by considering the wave-induced mixing in the sbPOM model, the accuracy of simulated sea surface temperature has been further improved. This plays an important role in providing accurate lower boundary conditions for atmospheric models.

P732.7

A

1000-3096(2016)12-0131-07

10.11759/hykx20160127001

(本文編輯: 劉珊珊 李曉燕)

2016-01-27;

2016-05-06

江蘇省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(BK20131066); 基于多源資料的海洋三維流場(chǎng)估算技術(shù)研究(41306010)

[Foundation: Program of Natural Science Foundation of Jiangsu Province(No.BK20131066); Estimation Technique of Ocean 3D Flow Field Based on Multi Source Data(No.41306010)]

劉子龍(1991-), 男, 湖南常德人, 碩士研究生, 研究方向:海洋動(dòng)力學(xué)與數(shù)值模擬, 電話: 18761683583, E-mail: 941117242@ qq.com; 史劍(1981-), 通信作者, 男, 江蘇揚(yáng)州人, 講師, 研究方向:海洋動(dòng)力學(xué)與數(shù)值模擬, 電話: 13813388338