海洋内波的特点和研究现状,
内波动力学研究波能的获取和消散,以及不同频率和波数的内波之间的传输机制。这项研究正在蓬勃发展。内波可能发生在气压变化、风应力、表面波、大中尺度平均流、表面混合层湍流、趋势变化后的底部地形等方面。
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虽然GM模型引入了线性假设,但实际的内波是非线性的。不同频率和波数的内波通过非线性相互作用交换能量,将低垂直波数的内波能量传递给高垂直波数的内波。高垂直波数的内波容易破碎和混合,形成微妙的结构。
其严重的速度不均匀性,容易产生湍流。因此,内波的能量转移到较小的湍流和微妙的结构。
此外,内波的波能被大规模的平均流吸收(临界层吸收)。因此,内波是各种大、中、小规模海洋整体运动过程中的积极环节。
海洋内波研究现状
在1893~1896年北极探险期间,F.南森发现船莫名其妙地减速了。研究发现,当船在浅密度跃层上方航行时,它的动力在跃层上产生内波,船的动能被消耗得如此之多,所以它显著减速。这种现象被称为“死水”。
对密度跃层波动的理论研究可以追溯到半个世纪前。G.G.1847年,斯托克斯研究了两个均匀流体层的界面波(内波的特殊情况),然后J.W.S.瑞利研究了连续层结的情况。由于观察困难,实际的内波研究在很长一段时间内很少取得进展。
自20世纪40年代以来,温深仪器的发明和各种快速密集的取样调查仪器和方法相继出现,内波调查迅速进行。由于数据的随机处理方法,特别是光谱分析技术的使用,内波的研究进入了一个新的阶段。
从20世纪60年代末到70年代初,是大洋内波研究的快速发展时期,G.加勒特和W.蒙克(1972)提出了大洋内波谱模型(GM模型)。该模型与远离边界、表面和海底、流量梯度较小的区域的测量数据非常一致。但它只是对现象的统计描述,未能揭示内波的物理机制。
尽管如此,它仍然是内波数据分析的标准,也是进一步理论研究的起点,因此被称为内波研究的里程碑。
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目前,研究的重点已经从简单的海洋主温跃层上下的内波转移到复杂的上层、底层和大陆坡,并从简单的现象描述转移到从海洋整体运动过程的角度,研究内波能量的产生、传递和消散机制,以及内波与其他海洋运动的关系。同时,开展与生产和军事密切相关的应用研究。
海洋内波的特点是什么?海洋内波的研究现状是什么?