具有中性旋转扩散张量的数值海洋模型中有效跨密度面混合的等中性控制

当前关于海洋中热盐混合的观点是，应通过基于平行于和垂直于局地中性矢量的混合方向构成的旋转扩散张量来参数化。然而，由于热压性与密度补偿的温度/盐度异常之间的耦合，不可能在海洋中构造一个精确中性的密度变量，这意味着当使用中性旋转扩散时，任何可能密度变量所经历的有效跨密度面扩散系数部分地受等中性扩散控制。此处，通过评估五种广泛使用的密度变量的有效跨密度面扩散系数来量化该效应：Jackett and McDougall (1997) $\gamma^n$、Winters et al. (1996) 的 Lorenz 参考态密度 $\rho_{ref}$、Saenz et al. (2015)，以及三个位势密度变量 $\sigma_0$、$\sigma_2$ 和 $\sigma_4$。计算使用世界大洋环流实验气候态，假设等中性混合为均匀值或从反演计算推断的空间变化值。等密度面混合对有效跨密度面混合的贡献在所有密度变量的深海中系统地大于 $10^{-3}$ $\text{m}^2/\text{s}$，其中 $\gamma^n$ 受有效跨密度面混合的等中性控制最少，而 $\sigma_0$ 最多。这些高值是由于非中性的空间局地大值，主要在南大洋深层。在每个密度面上仅去除这些高值的5%就将有效跨密度面扩散系数降低到小于 $10^{-4}$ $\text{m}^2/\text{s}$。这项工作突出了通过类Walin水团分析估计跨密度面扩散系数或在使用Lorenz参考态诊断虚假数值跨密度面混合时的潜在缺陷。