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海洋内部普适内波谱的生成机制研究取得进展

近日,依托于中国科学院南海海洋研究所的热带海洋环境国家重点实验室蔡树群研究团队,在海洋内部普适内波谱的生成机制研究中取得新进展。该成果近日由陈植武等在线发表在《地球物理研究快报》(Geophysical
Research
Letters)上。  过去100年,海洋内波最重要的研究成果是开阔大洋内部普适的Garrett-Munk
(GM)内波谱的发现。GM内波谱也可以称为海洋内波的灵魂。以往的研究认为,只有当风和潮汐强迫同时存在时,才能产生GM内波谱;单独的风或单独的潮汐强迫均不能产生GM内波谱。而该研究发现,风并不是必须的;在某些条件下,单独的潮汐强迫便能够产生GM内波谱(如图)。这能够解释为什么在几千米深的大洋内部,当风的效应几乎消失,仍然能够存在GM内波谱,而以往的结果是无法解释这一点的。  单独的潮汐强迫之所以能够产生完整的GM内波谱,其中最关键的是内潮波破碎后,在地球这个旋转系统中自发调整产生了近惯性内波,继而跟具有潮频率的内潮波进行波-波相互作用,从而演化形成完整的内波谱。该研究还发现,在吕宋海峡这样的强内潮海域,内潮波破碎作为一种近惯性内波的产生机制,其提供的近惯性能量与夏季风输入的近惯性能量相当。  该项研究否定了传统上认为只有风和潮汐共同强迫才能产生GM内波谱的观点,揭示了深海近惯性内波并不一定是由海面风激发后向深海传播、而可能是由潮流越过水下海山激发的内潮波通过破碎和波-波相互作用而形成的。  上述研究由国家自然科学基金重点项目、中科院中年拔尖科学家人才项目及青促会会员专项等共同资助完成。

天津大学科研新媒体中心 学生记者 王梦璇

  主讲人简介:王虎,天津大学海洋科学与技术学院讲师。2015年博士毕业于中国海洋大学。目前参加国家自然科学基金等项目5项,发表论文10篇。主要从事海洋工程地质和沉积动力学方面的教学和研究工作。

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王虎老师

澳门新蒲京娱乐诚,  5月5日中午12点30分,第85期青椒学术沙龙在卫津路校区教职工文化活动中心多功能厅如约举办。天津大学海洋学院王虎老师带来题为《漫话海洋内波》的讲座,吸引了来自各单位的几十名青年教师和学生参加。
  什么是海洋内波?  王虎老师介绍到,海洋内波是发生在海洋内部密度稳定层化水层之间的一种波动,是海洋中普遍存在的一种动力学过程,它在海水水平和垂直交换过程中对于动量和热量的输运起重要作用。海洋内波发生需要具备海水密度层化形成稳定层结,另外还需要风、流等外界扰动。  海洋内波有哪些特点呢?首先,与海洋表面的波浪相比,海洋内波最大振幅出现在海洋内部,海水密度层间变化很小,密度跃层上下的相对密度差不超过0.1%。所以,海水受到很小的扰动,就会偏离平衡位置产生轩然大波。其次,海洋表面波的主要恢复力为重力,而内波的恢复力为重力、浮力和地转科氏力。  海洋内波按频率、周期及波长等大致可分为:短周期、短波长的高频内波;具有准潮周期的内潮波以及与内潮密切相关的潮成内孤立波;频率接近当地惯性频率的内惯性波。  海洋中普遍存在的潮汐、潮流为内潮发生提供了能源,使得海水做潮周期运动。变化的地形是内潮的扰动源,使得等密度面起伏产生额外的压强梯度力,稳定层化的海水是内潮的必要条件。内波如果非线性较弱,以近似于正弦波的形式传播,则与潮汐具有相同或相近的周期,如全日潮和半日潮周期。  与內潮波相对应的的是非线性强,不确定性大的内孤立波,其振幅一般可达百米的量级,宽度几百米到几千米,周期几分钟到几个小时。内孤立波会在海表面产生强烈的辐聚和突发性强流,可能单独存在,也可能会以波列、波包的形式传播。

  海洋内波的生成机制是怎样的?

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