在3.4.1中描述的海洋温、盐、密的铅直向结构,是基于常规观测层距的资料,依综合分析而推论的其分布变化规律。那些小于观测层距的小尺度的变化,便有意或无意地被忽略了。60年代以后,随着先进观测仪器,特别是CTD的应用,发现了温、盐在铅直方向上的分布并非那样简单,而是存在着许多小于1m、数厘米甚至更小的成层结构,相对于常规观测尺度的铅直向结构,称其为“细微”结构。
观测表明,海水在铅直向上的结构是由许多很薄的水层构成的。在每层之内,温、盐性质相对均匀,而这些“均匀层”两两之间存在着厚度更小但梯度特别大的过渡层,有些层厚度甚至薄到只能称为“界面”。这些水层在水平方向上的展布可达到铅直向尺度的1000倍以上,并且具有相对的稳定性。目前已观测到至少在4天内没有大的变化,但还不能确切地知道有关薄层寿命的一般规律。
这种薄层结构通常有两种型式:一是阶梯状结构,二是不规则的扰动型。
1.阶梯型结构 在海洋的不同深度上都有发现,其形成机制可能多种多样,其尺度也相差很大。在海洋的上混合层,常常发现几米到几十米的阶梯状结构。层结稳定的海洋上层有相邻海水的入侵可能是其形成原因之一;另外每次大风所致混合深度不同,显然也起作用,这在讨论多重跃层的形成机制时均可借鉴。
然而,在海洋深层的阶梯形结构,就不能用海面风致混合来解释。一般认为“双扩散”对流是其形成原因。另外,诸如海水的混合增密所引起的对流,速度剪切所引起的湍流等也可能是形成的原因。
2.不规则的扰动型 根据经典的跃层模式,认为在跃层之内,温度随深度迅速单调降低,从而密度也单调而迅速地增大,具有很强的稳定层结,所以它限制了铅直方向上的热量、动量和质量交换。然而,实测资料证明,在温跃层内也存在着一系列的薄层结构,有厚度为数米的温度和密度相当均匀的薄层,而且在两均匀层之间也夹着更薄的,例如只有10~20cm的界面,甚至有逆温出现。这一事实证明在跃层中的确存在静力不稳定水层,这可能是由于内波的破碎以及一些小尺度或微尺度间歇性的湍流所形成。
总之,海洋中细微结构的发生及其形式甚为复杂,它可能是由多种效应和过程综合作用的结果。
本文标题:世界大洋温度、盐度、密度的分布和水团(8)
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