海冰是北極最重要的自然現(xiàn)象之一,它強烈制約著海洋和大氣之間的熱量交換。在過去的幾十年里,北極夏季海冰覆蓋范圍、海冰厚度、多年冰的數(shù)量都發(fā)生了劇烈的變化。特別是2007年和2008年,Beaufort海海冰邊緣線一直向北退縮,在高緯度地區(qū)出現(xiàn)無冰區(qū)。同時在海冰邊緣區(qū),由于冰和海洋的相互作用,而使太陽短波輻射能不僅僅用來加熱海洋和以凈長波輻射的形式向大氣釋放熱量,而且還有一部分太陽輻射能用于海冰的側(cè)面融化和底面融化。氣溫的持續(xù)升高,使海洋以感熱和潛熱的形式從大氣中獲得熱量。在海冰邊緣區(qū),冰下海洋的溫度和鹽度也有了獨特的結(jié)構(gòu),特別是在15-40米深的海洋表層有次表層暖水和較弱的鹽躍層的獨特結(jié)構(gòu)。 本文應(yīng)用一個海洋與海冰耦合的柱模式,利用2007年月平均的太陽短波輻射能、云量和大氣溫度,來研究海冰邊緣區(qū)海水吸收的太陽短波輻射能在海冰、海洋和大氣中的熱量分配。海水吸收的太陽短波輻射能主要用于海冰的側(cè)面融化、海冰的底面融化、海洋的增溫和海洋向大氣釋放的熱量四個方面,其中海洋向大氣釋放的熱量占太陽短波輻射的百分數(shù)隨海冰面積的變化不大,維持在9%左右。而其它三方面所占太陽短波輻射的百分數(shù)與初始海冰面積的不同而變化比較大,其中海洋獲得了大部分太陽短波輻射能。海洋和大氣的熱量交換包括感熱、潛熱和凈長波輻射,海洋以感熱和潛熱形式從大氣獲得熱量,以凈長波輻射的形式向大氣釋放熱量,但整體是海洋向大氣輸送能量。當海冰尺度比較小時,用于海冰側(cè)面融化的熱量占太陽短波輻射的百分數(shù)比較大,而對于比較大的海冰,用于側(cè)面融化的熱量可以忽略。在海冰邊緣區(qū),由于從海冰進入海洋的太陽輻射能較小,因此海洋獲得的能量主要是從冰與冰之間的水域進入的。海冰密集度的變化受海冰尺度的影響比較大,尺度越小海冰融化的越快,因此,在夏季融冰季節(jié),海冰破碎在海冰融化過程中起重要的作用。海冰厚度的變化受其尺度的影響比較小,其中不同尺度的海冰厚度之間的差異是由于海冰底層融化引起的。 在海冰邊緣區(qū),根據(jù)第三次北極考察所獲得的海洋數(shù)據(jù),分析了在這一特殊區(qū)域海洋所特有的溫鹽結(jié)構(gòu):次表層暖水和弱的鹽躍層。對這一結(jié)構(gòu)我們用海冰和海洋耦合模式進行分析,進而確定太陽短波輻射是形成次表層暖水的關(guān)鍵能量來源;海冰的側(cè)面融化對弱鹽躍層產(chǎn)生起重要的作用。太陽短波輻射能中有很大的比例用于了海洋的增溫。由于海洋表面的溫度接近冰點,海洋吸收的能量主要用來加熱混合層和冰下15-40米深度的海水。同時,次表層暖水的溫度極值及其在海洋中的位置與海冰的尺度、海冰密集度和海冰厚度有關(guān)。海冰破碎度是表征海冰尺度大小的表觀物理量,本文考慮了不同初始海冰面積的能量分配,將海冰融化過程中的能量分配與海冰破碎度建立了聯(lián)系,具有很好的代表性和實用價值。
【學位單位】：中國海洋大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2009
【中圖分類】：P731.15
【部分圖文】：

圖 1-1 2007 年和 2008 年 9 月北極海冰最大覆蓋范圍和最小覆蓋范圍。數(shù)據(jù)來源美國國家冰雪數(shù)據(jù)中心（nsidc.org/data/seaice_index）

3過去半個世紀的研究和觀測發(fā)現(xiàn)，北極的海冰已經(jīng)發(fā)生了很大的變化包括海冰范圍減小、海冰厚度變薄、和多年冰的范圍和數(shù)量變少。北圖 1-2 從 1980 年到 2008 年的海冰范圍變化圖，2005、2007、2008 年是海冰，其余年份是 5 年平均海冰變化。數(shù)據(jù)來源（NASA’s SMMR 和 SSM/I）
【相似文獻】

相關(guān)博士學位論文 前2條

1 張磊;單程平面磨削淬硬技術(shù)的理論分析和試驗研究[D];山東大學;2006年

2 張建華;單程平面磨削淬硬層預測及其摩擦磨損性能研究[D];山東大學;2008年

相關(guān)碩士學位論文 前9條

1 張樹剛;夏季北冰洋海冰融化過程中能量分配的研究[D];中國海洋大學;2009年

2 王玉璽;一種新的熱分配表計量方法的研究[D];北京工業(yè)大學;2008年

3 陳新平;渤、黃海海溫結(jié)構(gòu)及相應(yīng)環(huán)流場的數(shù)值模擬研究[D];中國海洋大學;2006年

4 王遲宇;柴油機熱平衡數(shù)值仿真與試驗研究[D];浙江大學;2007年

5 陳學文;濕磨溫度場的理論研究及有限元仿真[D];天津大學;2007年

6 楊秀奇;柴油機工作過程的（火用）分析研究[D];昆明理工大學;2004年

7 呂繼組;柴油機冷卻系統(tǒng)及工作過程的多維流動數(shù)值模擬[D];大連理工大學;2006年

8 張鍔;煤質(zhì)劣化對機組運行方式的影響和控制策略的研究[D];華北電力大學;2011年

9 趙大文;柴油機缸內(nèi)冷卻液流動數(shù)值模擬研究[D];大連理工大學;2005年

本文編號：2877957