퍼지는 대류에 계단 구조의 진화

이중 방산 대류 (DDC) 가장 중요 한 수직 혼합 프로세스 중 하나입니다. 그것은 반대 방향으로 구성 요소는 분명히 다른 분자 diffusivities¹의 두 개 이상의 스칼라 구성 요소 기울기로 층 화 물 란의 수직 밀도 분포 제어 됩니다 때 발생 합니다. 그것은 널리 해양학², 분위기³, 지질학⁴,⁵천체 물리학, 재료 과학⁶, 야 금⁷및 건축 공학⁸에서 발생합니다. DDC는 세계 바다의 거의 절반에 그리고 해양 다중 스케일 프로세스와⁹도 기후 변화 중요 한 영향.

DDC에 대 한 두 가지 기본 모드가 있습니다: 손가락 (SF)와 퍼지는 대류 (DC) 소금. SF 발생 때 따뜻하고, 짠 물 질량 overlies 층 화 환경에서 쿨러, 신선한 물. 따뜻하고 짠 물 추위와 신선한 물 아래 거짓말, DC 형성할 것 이다. DC의 놀라운 기능은 온도, 염 분, 밀도의 수직 단면도 계단 같은 동질적인 레이어와 얇은, 강하게 층 화 인터페이스 convecting alternant에 의해 구성. 주로 DC 오호츠크 해, 홍 해 및 아프리카 고 마 호수¹⁰높은 위도 바다와 북극과 남극 바다 등 일부 인테리어 소금 호수에서 발생합니다. 북극 바다에서 유역 및 영구 DC 계단 위와 깊은 바다^11,12에서 존재 한다. Diapycnal 위 바다에서 혼합에 대 한 중요 한 효력이 있으며 크게 얼음-녹는, 최근 해양학 사회¹³에 점점 더 많은 관심을 자극 하는 영향을 미칠 수 있습니다.

DC 계단 구조 1969¹⁴북극해에서 처음 발견 되었다. 그, Padman & 딜 론¹⁵, 후 Timmermans 외. ¹¹, Sirevaag & 그다지¹⁶, 저 우 & 루¹², 오클라호마 외. ¹⁷, Bebieva & Timmermans¹⁸, 그리고 Shibley 외. ¹⁹ 세로 포함 하 여 북극해의 다른 분 지에 DC 계단 측정 및 수평 저울 convecting 레이어 및 인터페이스, 깊이 계단의 총 두께의 수직 열 전달, DC 프로세스에서 mesoscale 에디 고 계단 구조의 시간적, 공간적 변화. 슈미트 외. ²⁰ 와 서머 외. ²¹ 고 마 호수에 미세 프로파일러를 사용 하 여 DC 계단을 관찰. 그들은 주요 구조 기능 및 DC의 열 플럭스를 보고 하 고 기존 패라메트릭 수식으로 측정된 열 플럭스를 비교. 컴퓨터 처리 속도 개선, DC의 수치 시뮬레이션 최근 완료 되었습니다, 그리고 예를 들어 인터페이스 검사 구조와 불안정, 인터페이스를 통해 열 전달 레이어 병합 이벤트^{22, 23 , 24}.

필드 관측은 크게 바다 DC 따옴표에 대 한 이해 향상 되지만 측정은 강하게 불확정 해양 흐름 환경 및 악기. 예를 들어 DC 인터페이스는 매우 작은 수직 규모 일부 호수와 바다²⁵, 0.1 m m 보다 얇은 있으며 몇 가지 특별 한 고해상도 악기 필요 하다. 실험실 실험 DC의 기본 동적 및 열역학 법칙을 탐험에 그것의 독특한 장점을 보여줍니다. 실험실 실험 하나 고 수 있습니다 DC 계단의 진화를 관찰, 측정 온도 염 분, 해양 응용^26,27에 대 한 일부 매개 변수화를 제안. 또한, 실험실 실험에서 제어 변수와 조건을 쉽게 조정 필요에 따라. 터너 처음 1965 년에 실험실에서 DC 계단을 시뮬레이션 하 고 자주 업데이 트 에 현장 해양 관측^{28에에서 광범위 하 게 사용 되는 방산 인터페이스를 통해 열 전달 매개 변수화 제안 예를 들어} .

이 문서에 자세한 실험 프로토콜 아래에서 열 층 화 염 분 물에서 생성, 개발 및 실종를 포함 하 여 DC 계단의 진화 과정을 시뮬레이션 설명 되어 있습니다. 온도 염 분 마이크로 스케일 악기 shadowgraph 기법으로 모니터링 되 고 있는 DC 계단에 의해 측정 됩니다. 실험적인 체제, 진화 과정, 데이터 분석 및 토론 결과의 세부 사항에 설명 합니다. 초기 조건과 경계를 변경 하 여 현재 실험적인 체제 및 방법을 사용할 수 있는 다른 해양 현상, 해양 수평 대류, 심해 열 수 분출, 표면 혼합된 층 심화,의 효과 시뮬레이션 잠수함에 해양 순환, 지 열.