Energetic Submesoscales Maintain Strong Mixed Layer Stratification during an Autumn Storm
Energetic Submesoscales Maintain Strong Mixed Layer Stratification during an Autumn Storm
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在秋季风暴期间，高能次中尺度保持强烈的混合层分层
DOI：
10.1175/jpo-d-17-0130.1
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发表时间：
2017
影响因子：
3.5
通讯作者：
Taylor, John R.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Whitt, Daniel B.;Taylor, John R.
大气风暴是海洋上层分层和小尺度（1-100米）湍流变化的重要驱动力。然而，风暴期间海洋混合层中的次中尺度（0.1-10公里）运动对层结和小尺度湍流的修正作用还没有得到很好的理解。在这里，大涡模拟被用来研究耦合响应的次中尺度和小尺度湍流的理想化的秋季风暴的通道，与风应力代表的风暴在北大西洋以上的豪猪深海平原。由于混合层相对较浅且有较强的锋面风，现有的尺度理论预测，风暴期间中尺度下的混合层将无法被抑制。与此相反，模拟结果显示，在风暴期间和之后的混合层中存在持续和强烈的平均层结。此外，尽管平均层结很强，但风暴期间整个混合层的平均耗散率仍然很高。这些结果归因于强烈的空间变异性分层和小尺度湍流在亚中尺度和采样和建模submesoscales及其在上层海洋分层和湍流的影响有重要意义。
Atmospheric storms are an important driver of changes in upper-ocean stratification and small-scale (1–100 m) turbulence. Yet, the modifying effects of submesoscale (0.1–10 km) motions in the ocean mixed layer on stratification and small-scale turbulence during a storm are not well understood. Here, large-eddy simulations are used to study the coupled response of submesoscale and small-scale turbulence to the passage of an idealized autumn storm, with a wind stress representative of a storm observed in the North Atlantic above the Porcupine Abyssal Plain. Because of a relatively shallow mixed layer and a strong downfront wind, existing scaling theory predicts that submesoscales should be unable to restratify the mixed layer during the storm. In contrast, the simulations reveal a persistent and strong mean stratification in the mixed layer both during and after the storm. In addition, the mean dissipation rate remains elevated throughout the mixed layer during the storm, despite the strong mean stratification. These results are attributed to strong spatial variability in stratification and small-scale turbulence at the submesoscale and have important implications for sampling and modeling submesoscales and their effects on stratification and turbulence in the upper ocean.
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