热驱动湍流对海冰融化的影响模拟

利用实验室实验和直接数值模拟来研究冰-海水界面下的水的湍流运动。

海冰覆盖了高达7%的海洋表面，因此是气候系统的一个重要组成部分。穿过冰-海水界面的热通量与盐通量对两个组分的物性有直接的影响。一方面，通常温度和盐度会影响水的密度。一般来说，温度越低、含盐量越高的海水浮力越小，海冰会下沉。通过这种方式，冰-海水界面上的热量和盐通量可以驱动海洋的温盐循环。另一方面，它们决定了顶部冰层的消融和冻结过程，从而决定了冰层的厚度。观测到的冰的消融速率与模型预测结果并不一致，相对不确定性很容易达到一阶。这表明，冰-海水界面的热量和盐分交换的细节还没有被很好地理解。希望通过研究冰下水的湍流运动有助于提高海冰行为的可预测性。

在这里，我们展示并比较从两者获得的数据。定性和定量的一致性允许通过模拟的详细流动结构来研究潜在的物理机制。这样就可以更好地理解海洋温度升高是如何影响冰层-海洋热通量和海冰融化过程，从而可以更真实地将其纳入到气候模型中。

图 结冰过程模拟与实验结果对照

图 冰层下海水流动