香溪河初冬降温过程中垂向混合结构特征分析

杨忠勇,钱门亮,纪道斌*,周哲轩, 姚仕明,范中亚

香溪河初冬降温过程中垂向混合结构特征分析

杨忠勇1,2,钱门亮1,纪道斌1,2*,周哲轩1, 姚仕明3**,范中亚4

(1.三峡大学水利与环境学院,湖北 宜昌 443002；2.三峡大学,三峡水库生态系统湖北省野外科学观测研究站,湖北 宜昌 443002；3.长江科学院水利部江湖治理与防洪重点实验室,湖北 武汉 430010；4.生态环境部华南环境科学研究所水环境研究中心,广东 广州 510655)

基于2018年11月29日～12月15日三峡水库支流香溪河峡口站点的水文气象等实测数据,讨论了香溪河初冬一次典型降温过程中水体的垂向混合结构动力过程,以及水-气界面的热通量和风应力在其中的贡献机制.结果表明,该时段香溪河表层约8m水深范围的垂向混合结构呈显著的日间弱分层,夜间强混合模式,且日间分层时段较短,仅发生在正午前后的约4h内(最大浮力频率约2×10-4s-1).水-气界面的能量输入或耗散过程对水体分层混合过程的贡献显著大于风应力对水体的机械扰动作用.太阳短波辐射是表层水体日间吸热从而分层的主要驱动力,长波辐射在夜间放热过程中处于主导地位,潜热和感热过程在水体放热过程中作用相当.风应力以机械扰动的方式对水体混合模式的影响极小(湍能通量最大值2×10-7m3/s3),主要集中在表层水体约0.5m内,但其可通过影响潜热和感热的方式显著增强中层水体混合特征.由于研究时段香溪河水温较低,蒸发放热较小,而水-气温差相对较大,风应力通过感热驱动的湍能通量(8×10-7m3/s3)略大于潜热(7×10-7m3/s3).