海洋混合层是连接海洋与大气的桥梁,对海-气动量、热量和质量的交换有着重要作用,研究海洋上层对施加在海洋表面各种强迫的响应有着重要的科学意义。本文首先总结海洋上层及海气通量的研究现状,简要概述海洋上层动力和热力结构的主要影响因素及湍流生成机制。简单介绍了常用的混合层模式,结合现有理论研究并修改控制方程,使用大涡模拟方法研究海洋上层对各种强迫条件的响应。文中分析了日循环热通量单独作用下混合层热力结构和动力结构的响应,以垂向速度、湍流耗散率、温度和混合层深度为特征参量分析出海洋失热的强化对流作用、得热条件下的层化作用。共同考虑风应力和日循环热通量作用的模拟结果表明,风应力作用产生的不稳定能够加深混合层,风应力的旋度引起海洋上层的散度,从而产生上翻区和下翻区。风应力在海洋中产生湍流,加强了混合层内的垂直混合过程,是导致混各层加深的最直接影响因素,决定了混合层的动力学结构。