1. 课题来源与背景 ：项目负责人长期从事海洋双扩散对流得研究。双扩散对流是一种重要的非机械驱动的流体混合作用机制。海洋中海水主要包含有温度和盐度两种标量组分，且温度得分子扩散系数比盐度得分子扩散系数大100倍，由于温度和盐度的垂向梯度造成的相反的密度通量在其不同扩散系数的驱动下，便会形成了双扩散对流，其主要的水文特征表现为垂向上的温盐台阶结构，即温度和盐度垂向廓线由一系列的薄的高温度和盐度梯度的扩散界面和相对较厚的对流混合层交替组成。双扩散现象包含盐指和扩散对流两种形式，当高温高盐水处于低温低盐水之上，两层水体间便形成盐指；反之，便形成扩散对流。海洋现场调查发现，全球约44%的海域均存在双扩散现象，其中约30%为盐指类型，主要发生于亚热带低纬度海域，以及地中海、红海等边缘海域；另外14%为扩散对流类型，主要发生于高纬度极地海域，如北冰洋和南大洋等，以及鄂霍次克海、阿拉斯加湾等海域。双扩散在全球海洋中的普遍性以及本项目组在该领域的研究基础促使了我们开展了本项目的申请和研究工作。

    2. 研究目的与意义： 本项目主要研究的是双扩散现象中的扩散对流。如上所述，扩散对流类型，主要发生于高纬度极地海域，如北冰洋和南大洋等。以北冰洋为例，据美国环境保护署报道，2012 年9北极冰层覆盖面积比1979 至2000 年9 月该海域海冰平均覆盖面积降低了49%。海冰的减少使得阳光反照率减小，从而造成海洋水体吸收更多的太阳能而加剧了地球变暖。那么，海冰融化所需要的能量来自哪里呢？大量海洋观测研究表明，大西洋中层高盐度暖水通过夫拉姆海峡进入北冰洋，与北冰洋表层低温低盐水一起刚好形成扩散对流发生的背景水文条件，从而使得在北冰洋温跃层附近存在着持续的、横跨海盆尺度的扩散对流温盐台阶结构。高温高盐的大西洋中层水团含有大量热能，且其温度也在逐年增高，它是否是北冰洋海冰融化的能量源呢？如果大西洋中层暖水的热量全部传输到北冰洋上层的话，北极海冰4 年内便可能全部融化。由于大西洋中层暖水和北冰洋表层之间存在着横跨海盆尺度的扩散对流温盐台阶结构，因此，研究并深入理解扩散对流的垂向热输运规律，才是定量刻画大西洋中层暖水和海冰之间热量输送的基础。

    3. 主要论点与论据： 我们利用本课题组拥有的先进的流体力学测量技术，开展温盐扩散对流室内实验，通过控制实验条件，提出新的在更大的参数范围内普适的扩散对流垂向热通量参数化方案，即开展大密度比Rρ 条件下的两层扩散对流室内实验；然 后提出新的参数化模式，并根据实验数据数拟合确定C(R ρ ) 的表达式以及ΔT 的标度指数，并与已有的基于4/3 标度指数的参数化方案进行对比；最后通过我们所收集的北冰洋扩散对流观测数据来对我们的结论进行验证。

    4. 创见与创新： （1）通过多层扩散对流室内实验，我们最近发现实验系统与外部环境的热交换是影响扩散对流垂向热通量是否准确的重要因素，为此我们设计制作了双层中空有机玻璃绝热恒温箱，并结合高精度微结构电导温度测试仪等现代测量仪器和技术，是扩散对流实验方面的创新之处； （2）提出新的大参数范围下普适的扩散对流垂向热通量参数化方案，是本项目的核心创新之处。

    5. 社会经济效益，存在的问题： 本项目为海洋中物理现象的机理性研究，无直接经济效益。但项目研究成果提出的海洋扩散对流垂向热输运参数化方案，可能会为极地海洋气候的预报提供有益的指导。

     6. 历年获奖情况： 无 。