林颖典 余俊扬 罗辕野 袁野平

海底山脊作用下内孤立波破碎研究*

林颖典 余俊扬 罗辕野 袁野平①

(浙江大学海洋学院 舟山 316000)

基于实验室水槽实验, 研究了内孤立波在海底山脊地形存在下的破碎过程。实验设置了两层流体的分层环境, 定量地控制了上下层水体厚度及密度, 使用不同高度的高斯地形模拟实际的海山作用, 讨论了不同高度地形作用下内孤立波破碎过程的异同。实验结果表明, 内孤立波的破碎过程中由于逆压梯度的存在, 在地形处发生边界层分离, 产生了底边界层反向射流和涡脱落现象, 计算了内孤立波破碎过程中产生的底部切应力的分布。本文通过实验模拟了内孤立波再海山作用下的破碎过程, 进一步探究了海山对内孤立波破碎的影响和底部切应力的作用, 对于研究自然界中海洋内孤立波在海山区域的破碎现象有参考价值。

内孤立波; 内波破碎; 边界层分离; 底床切应力

内波是发生在密度稳定层化流体内部的一种波动现象, 其中内孤立波(internal solitary waves, ISWs)是内波的一种。目前普遍认为内孤立波主要由正压潮与地形(如海峡, 海山等)的相互作用产生的内潮波在传播过程中逐渐裂变而成(方欣华等, 2005; 王金虎等, 2016)。与内潮波相比, 它具有强非线性与大振幅的特点(蒋国荣等, 2005); 与表面波相比, 内孤立波在水深为无穷大时依然可以存在(Davis, 1967)。内孤立波对全球海洋中的动量、能量和物质交换起到促进作用, 且对当地海域的水动力过程有显著影响(Klymak, 2012)。……