波浪破碎对表层海洋湍流的能量输入

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    40906017
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    20.0万
  • 负责人：
    韩磊
  • 依托单位：
    自然资源部第一海洋研究所
  • 学科分类：
    D0601.物理海洋学
  • 结题年份：
    2012
  • 批准年份：
    2009
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2010-01-01 至2012-12-31

项目摘要

波浪破碎将波动能量向表层海水转移的三种主要方式为：传递给平均流、克服浮力卷入气体、传递给近表层湍流。经过估计，前两部分所占的比例大约分别为1%和30%，而传递给湍流的能量所占比例尚无直接办法进行估计。本课题拟研究破碎能量总耗散率 和湍动能占破碎耗散总能量的比例 。将 作为湍动能的海面边界条件加入到 湍流闭合模型中。将湍流闭合模型计算得到的湍流耗散率的垂向分布与现有的外海观测结果进行比较，确定 的取值，从而可以直接估计破碎能量中传递给平均流的比例，又可以提出物理意义更明确的湍流闭合模型的海面边界条件以替代目前使用的破碎参数化边界条件。

结项摘要

本项目首先对破碎能量耗散率进行了解析研究，根据波面位移方差、相关函数及联合概率密度分布推导了波浪能量耗散率的解析表达式，在没有可调整的参数的情况下，结果在量级上与前人的研究结果有很好的吻合。收集整理了湍流耗散率的历史观测资料，并将波浪破碎能量和卷入深度作为表面边界条件改造了k-epsilon湍流模型，并应用于一维混合层模式中，并进行了表面加热、表面冷却和风强迫三种理想实验，检验了湍流闭合方案在一维混合层模型中对垂向混合的作用。相比Mellor-Yamada 2.5阶闭合方案，在表面加热+风强迫的理想实验中，混合程度增加，而在单纯风强迫的理想实验中混合层深度差别不大；而在没有波浪破碎作用的表面冷却试验中，结果对浮力项系数的选取很敏感，取负值时的结果与Mellor-Yamada 2.5阶类似；结果表明，用波浪破碎参数作为表面湍流模型的输入条件后，混合效果增强。在破碎波能量向湍流传递方面，我们根据建立的溢波破碎模型和前人的定常破碎波测量结果导出波浪破碎向平均流传递的能量比例约为18%~20%，而根据观测给出的卷入气体做功在破碎耗散能量中占的比例介于6.5-14%的结果可预期，破碎耗散能量的绝大部分转移给表层湍流，但是对该部分比例缺乏直接测量的例证。本项目在完成合同书规定的内容的基础上还进行了进一步的工作：为了将本项目的研究成果应用于自主开发的环流模式中，我们试验了一个两时间层差分格式在原始方程三维海洋环流数值模式中应用的可行性，经过初步检验，新算法下的模拟效果与POM模式接近，而且前者摒弃了三时间层的蛙跳格式，从而从本质上排除了计算模态对数值积分的影响。

项目成果

期刊论文数量（2）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
An Experiment on the Nonbreaking Surface-Wave-Induced Vertical Mixing
表面波垂直搅拌无损实验
  • DOI：
    10.1175/2010jpo4378.1
  • 发表时间：
    2010-09
  • 期刊：
    Journal of Physical Oceanography
  • 影响因子：
    3.5
  • 作者：
    Han, Lei;Sulisz, Wojciech;Babanin, Alex;er;Dai, Dejun;Qiao, Fangli
  • 通讯作者：
    Qiao, Fangli

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其他文献

基于地形梯度的黄河流域中段植被覆盖时空分异特征———以延安市为例
  • DOI：
    10.13287/j.1001-9332.202105.014
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    应用生态学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    韩磊;火红;刘钊;赵永华;朱会利;陈芮;赵子林
  • 通讯作者：
    赵子林
光栅平动式光调制器机械特性分析与仿真
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    仪器仪表学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    韩磊;张洁;贺学峰;伍艺;黄尚廉
  • 通讯作者：
    黄尚廉
基于变高单应的单目视觉平面测量方法
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    仪器仪表学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    张振;徐枫;沈洁;韩磊;徐立中
  • 通讯作者：
    徐立中
宁夏河东沙区人工林土壤水分时空变化及其与气象因子之间的关系
  • DOI：
    10.13759/j.cnki.dlxb.2020.05.006
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    东北林业大学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    黄晓宇;韩永贵;韩磊
  • 通讯作者：
    韩磊
2000—2015年秦巴山区植被净初级生产力时空变化及其趋动因子
  • DOI：
    10.13287/j.1001-9332.201807.010
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    应用生态学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    王耀斌;赵永华;韩磊;奥勇
  • 通讯作者：
    奥勇

其他文献

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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