KPP边界层方案：重新审视其 formulations 并对一维海洋模拟与 LES 进行基准测试
大气与海洋物理
2018-12-26 v2
摘要
我们评估了 K-profile parameterization (KPP) 的 Community ocean Vertical Mixing (CVMix) 项目版本。为此，我们在一系列海洋学相关工况下，将一维 KPP 模拟与大涡模拟（LES）进行了比较。LES 受到水平均匀的边界通量驱动，并具有水平均匀的初始条件，从而允许将其水平平均值与一维 KPP 测试进行比较。我们发现 KPP 的标准配置在多种强迫工况下均与 LES 一致，支持了 KPP 的物理基础。我们的评估为在海洋环流模型中使用 KPP 提出了“最佳实践”建议，并指出了需要进一步研究的领域。此外，我们的测试套件可用作评估广泛边界层模型的基准。KPP 的原始处理建议将内部扩散率及其梯度与海洋表面边界层（OSBL）中计算出的 KPP 预测值相匹配。然而，我们发现，在表示 OSBL 基部附近快速变化的扩散率的导数时存在困难，这可能导致模拟保真度的降低。我们提出了两种替代方法。我们发现 KPP 夹卷浮力通量对垂直网格分辨率以及如何诊断 KPP 边界层深度的细节很敏感。我们修改了 KPP 湍流剪切速度参数化，以减少对分辨率的依赖。此外，我们的结果表明，由于假设其仅重新分配表面示踪剂通量，KPP 参数化的非局部示踪剂通量是不完整的。然而，对 LES 垂直湍流标量通量收支的检查表明，在没有表面示踪剂通量的情况下也可能存在非局部通量。这一结果激发了对非局部通量参数化的进一步研究。
引用
@article{arxiv.1710.02558,
title = {The KPP boundary layer scheme: revisiting its formulation and benchmarking one-dimensional ocean simulations relative to LES},
author = {Luke P Van Roekel and Alistair J. Adcroft and Gokhan Danabasoglu and Stephen M. Griffies and Brian Kauffman and William Large and Michael Levy and Brandon Reichl and Todd Ringler and Martin Schmidt},
journal= {arXiv preprint arXiv:1710.02558},
year = {2018}
}