同化海温观测数据研究波浪破碎对海洋上层结构的影响 *

doi:10.11978/j.issn.1009-5470.2011.05.048

热带海洋学报 ›› 2011, Vol. 30 ›› Issue (5): 48-54.doi: 10.11978/j.issn.1009-5470.2011.05.048cstr: 32234.14.j.issn.1009-5470.2011.05.048

所属专题：海洋大数据及应用

同化海温观测数据研究波浪破碎对海洋上层结构的影响 ^*

张学峰¹, ², 韩桂军 ², 吴新荣 ², 李威 ², 王东晓 ¹

1. 热带海洋环境国家重点实验室中国科学院南海海洋研究所 , 广东广州 510301; 2. 国家海洋信息中心 , 天津 300717

收稿日期:2011-11-01 修回日期:2011-11-01 出版日期:2011-11-01 发布日期:2011-11-01
作者简介:张学峰 (1978 — ), 男 , 辽宁省本溪市人 , 博士 , 主要从事海洋数据同化和海洋数值模拟方面研究。
基金资助:
国家重点基础研究发展计划项目 (2007CB816001); 中国科学院重大项目 (KZCX1-YW-12-01); 国家自然科学 (41030854 、 40906015 、 40906016 、 41106005); 卫星海洋动力学国家重点实验室开放 (SODA0703)

Effect of surface wave breaking on upper-ocean structure revealed by assimilating sea temperature data

ZHANG Xue-feng^1,2, HAN Gui-jun², WU Xin-rong², LI Wei², WANG Dong-xiao¹

1. State Key Laboratory of Tropical Oceanography South China Sea Institute of Oceanology, CAS , Guangzhou 510301, China ; 2. National Marine Data and Information Service, Tianjin 300171, China

Received:2011-11-01 Revised:2011-11-01 Online:2011-11-01 Published:2011-11-01
Contact: 张学峰

摘要/Abstract

摘要： 首先利用考虑波浪破碎效应的Mellor-Yamada2. 5阶湍流闭合方案, 探讨了海表温度(SST)对波能因子a和Charnock数b的敏感性问题。然后采用变分数据同化途径, 基于Papa海洋天气站(OWSPapaStation)的上层温度观测数据, 对该参数化方案中的波能因子a和Charnock数b两个参数进行了最优估计。最优估计的结果表明, 当a约为167、b约为4. 1×10⁵时, 价值函数达到最小值。利用上述参数的最优估计进行海温的数值模拟, 可以较好地反映出海表温度的日变化和月变化过程, 模拟的上混合层的温度和深度也与观测较为一致。最后利用以上参数的最优估计结果对湍动能方程进行诊断计算, 研究了波浪破碎对海洋上层湍能量收支的影响。

关键词: 海表粗糙度, 波能因子, 同化, 波浪破碎

Abstract: Sensitivity of sea surface temperature (SST) to wave energy factor a and Charnock parameter b is discussed using Mellor-Yamada 2.5 turbulence closure model in which wave breaking is considered. The upper-ocean temperature data in summer from OWS Station Papa is assimilated to estimate a and b via a variational approach optimally. It shows that the cost function reaches minimum when a =167 and b =4.1×10⁵. Both monthly and daily SSTs at OWS Station Papa can be successfully reconstructed with the optimal a and b , and the simulated temperature and depth of surface mixed layer are also consistent with the observation. The equation of turbulent kinetic energy is diagnosed utilizing the optimal parameters, from which the effect of wave breaking on the turbulent energy budget is revealed.

Key words: sea surface roughness, wave energy factor, assimilation, wave breaking

中图分类号:

P731

张学峰,韩桂军,吴新荣,李威,王东晓 . 同化海温观测数据研究波浪破碎对海洋上层结构的影响 ^*[J]. 热带海洋学报, 2011, 30(5): 48-54.

ZHANG Xue-feng,HAN Gui-jun,WU Xin-rong,LI Wei,WANG Dong-xiao . Effect of surface wave breaking on upper-ocean structure revealed by assimilating sea temperature data[J]. Journal of Tropical Oceanography, 2011, 30(5): 48-54.

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同化海温观测数据研究波浪破碎对海洋上层结构的影响 ^*

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