研究生 曾以真 Zeng, Yi Zhen
    論文名稱 海洋邊界層逸入不穩定的探討
  Ocean Boundary Layer instability
    論文頁數 114
     關鍵字 逸入 Entrainment
逸入不穩定 Entrainment Instability
輻射冷卻 Radiation Cooling
洋面熱通量 Heat Flux of Sea
[摘要]

在海洋的東側、副熱帶高壓的下沉區,夏季時分,冷洋面上常覆蓋著一大片層積雲。因為它涵蓋的面積很廣( 通常延伸數百至數千公里 ),且生命期很長( 數天至一星期左右 ),因而阻擋了大部份的太陽短波輻射,因此對於地球輻射收支影響很大。自Lilly(1968) 提出逸入不穩定以來,經Randall(1980)Deardorff(1980)的進一步研究,一般科學界皆相信,逸入不穩定是使得層積雲破裂的主要機制。但Kuo(1987) 利用15年來的觀測資料卻發現:即使擁有不穩定的條件,層積雲也未必破裂,這是因為層積雲受許多物理機制的影響。 事實上影響層積雲逸入的因子,除了Lilly所提出的逸入不穩定 ( 因雲滴蒸發冷卻所引起 )外,雲頂輻射冷卻和洋面熱通量亦是關鍵要素,因為洋面熱通量所產生的紊流動能( TKE ) 是逸入的能量來源,而雲頂輻射冷卻除了產生TKE外,也使空氣塊產生負浮力而逸入。

本研究便是以二維布氏 ( Boussinesq ) 高解析模式來模擬層積雲逸 入不穩定的現象。我們以軌跡分析為工具,並加入輻射傳遞模式,來探討這三個逸入因子( 逸入不穩定、雲頂輻射冷卻、洋面熱通量 )在層積雲的逸入所扮演的角色。實驗結果發現:處於穩定及些微不穩定條件下的層積雲,不論在低洋溫 ( 14 C) 或高洋溫 ( 20C ) 的狀態下均不會破裂,但在高洋溫的地面熱通量的作用下層積雲有胞狀結構,且有逸入現象;而處於極不穩定條件下的層積雲在洋溫很低時,因輻射冷卻產生的環流作用,仍能保持其完整不破裂,但在高洋溫下,層積雲則有明顯的破裂。混和線( mixing line ) 的分析發現:雲頂附近的空氣塊是逆溫層暖 乾空氣及近地層空氣混合的結果,尤其在高洋溫下,混和的範圍更廣;而由軌跡分析指出,逸入的空氣來源最高可來自雲頂之上70公尺左右。