近日，Journal of Geophysical Research: Oceans发表了海洋与大气学院的最新科研成果“Parameterization of Shear‐To‐Strain Ratio Used in Finescale Parameterization”（细尺度参数化方法中核心参数剪切拉伸比的参数化）。该成果第一作者为海洋与大气学院青年教师孙惠博士，通讯作者为孙惠博士和海洋与大气学院/物理海洋教育部重点实验室杨庆轩教授。
湍流混合在海洋中扮演着至关重要的角色，它显著影响着海洋中物质和能量的跨等密度面输运，进而深刻调控着大尺度海洋环流以及全球气候变化等。因此，准确估计全球湍流混合的分布状况显得尤为关键。目前，应用最为广泛的估算内波混合的细尺度参数化方法（GHP方法），在缺乏流速信息而仅依赖温盐数据的情况下，往往不得不将核心参数——剪切拉伸比设为常数，此举导致GHP方法在估算湍动能耗散率时不可避免地引入较大的不确定性。
为攻克该问题，本研究基于全球范围内的微结构观测数据，揭示了剪切拉伸比具有高度的空间非均匀性，探讨了调控其变化的关键因素，构建了剪切拉伸比的参数化公式，该公式包含了浮性频率、局地科氏频率、小尺度地形均方根高度以及离底高度这四个参数。尽管这一剪切拉伸比参数化公式是半经验和数据驱动型的，但上述四个参数与内波的生成、传播和耗散密切相关，且剪切拉伸比对这些参数的依赖性与现有的内波理论契合。相较于将剪切拉伸比设为常数的做法，采用本研究提出的剪切拉伸比参数化公式显著提升了GHP方法估算湍动能耗散率的准确性（图1），这一改进对于精确评估全球湍流混合分布具有重要的科学价值和实践意义。
图1.（a）微结构观测实验BBTRE_97与BBTRE_96中湍动能耗散率的观测结果及参数化结果（上标3、7、11、15分别对应于剪切拉伸比采用不同常数值时的结果，而上标“para.”则表示采用了剪切拉伸比参数化公式得出的结果）。（a）中灰色曲线表示水深，垂直黑线为两个实验间的分隔线。（b）为（a）中所有剖面的平均结果。
发表文章列表：
Sun, H.*, Q. Yang*, J. Li, W. Zhao, and J. Tian, 2024: Parameterization of Shear‐To‐Strain Ratio Used in Finescale Parameterization. Journal of Geophysical Research: Oceans, 129, e2023JC020393.https://doi.org/10.1029/2023JC020393
文章链接：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2023JC020393