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内孤立波对同反向传播的表面波的调制特征研究
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作者 林一帆 徐滔 +1 位作者 贾村 陈旭 《中国海洋大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2025年第1期1-12,共12页
当内孤立波在海洋内部传播时,会引起表层水体的辐聚辐散,从而对海表波浪进行调制作用。本文使用计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)技术,针对内孤立波对表面波的调制问题进行数值模拟研究。建立两层模型,模拟了表面波在同... 当内孤立波在海洋内部传播时,会引起表层水体的辐聚辐散,从而对海表波浪进行调制作用。本文使用计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)技术,针对内孤立波对表面波的调制问题进行数值模拟研究。建立两层模型,模拟了表面波在同反向传播的情况下,不同振幅内孤立波对不同波长表面波的调制过程。基于表面波的波长和波高这两个基本特征,发现内孤立波引起的表层水平流速变化会调制表面波的波高,相同方向传播时,表面波波高会在最大水平流速附近处减小,而相反传播时会增大。同时内孤立波引起的水体辐聚辐散(水平流速梯度)的分布会调制表面波的波长特征,表面波波长会在流场辐散的区域变长,在流场辐聚的区域变短。表面波受调制作用变化的强弱与内孤立波振幅、表面波初始波长相关。内孤立波振幅的增加会加强调制作用,使得表面波波高与波长的变化程度更显著。表面波初始波长增加会减弱调制作用。本研究着重分析了内孤立波对表面波的调制作用,得到了内孤立波引起的上层水体流动和受调制的表面波具体的对应关系与变化规律,有助于更好地理解内孤立波对表面波调制的水动力过程,对于解读内波成像的过程有重要意义。 展开更多
关键词 内孤立波 表面波 数值模拟 计算流体力学 小波分析
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太平洋中纬度不同区域气旋式暖涡和反气旋式冷涡的结构研究
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作者 张铷火 陈旭 +2 位作者 宁珏 王金虎 贾村 《海洋与湖沼》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期599-612,共14页
作为海洋中重要的物理现象,气旋(反气旋)中尺度涡通常被认为会在海表产生冷(暖)异常,但海洋中还存在着相当数量具有“异常”海表温度的涡旋,即气旋式暖涡和反气旋式冷涡,为研究这一类“异常”涡旋的结构特征,利用2000~2020年的卫星遥感... 作为海洋中重要的物理现象,气旋(反气旋)中尺度涡通常被认为会在海表产生冷(暖)异常,但海洋中还存在着相当数量具有“异常”海表温度的涡旋,即气旋式暖涡和反气旋式冷涡,为研究这一类“异常”涡旋的结构特征,利用2000~2020年的卫星遥感数据和Argo剖面数据,对太平洋及四个中纬度特征区域的常规涡旋(气旋式冷涡、反气旋式暖涡)和“异常”涡旋进行了表面和垂直温度异常结构的合成和对比分析。结果表明:(1)太平洋区域约有11%的反气旋涡为反气旋式暖涡,约9%的气旋涡为气旋式冷涡,“异常”温度层存在于50 m以浅;“异常”涡旋在归一化涡旋半径内具有与常规涡旋相反的海表面温度异常合成结构,且引起的异常大小要弱于常规涡旋;(2)黑潮延伸体区域“异常”涡旋的海表面温度异常结构为偶极子模态,与常规涡旋及其他三个区域涡旋差别最大。在垂向上,不同区域“异常”涡旋的结构差异主要体现在“异常”温度层的厚度、核心深度和强度上;(3)具有次表层强化特征的“异常”涡旋,可能主要由涡旋抽吸和涡致Ekman抽吸诱导形成;具有表层强化特征的“异常”涡旋可能主要由涡致Ekman抽吸诱导形成。此外,涡旋的水平搅拌机制在一些区域也起到了比较重要的作用。上述研究结果对于理解海洋“异常”涡旋现象、分析其生成和动力机制有一定的参考价值和科学意义。 展开更多
关键词 中尺度涡 “异常”涡旋 温度异常合成结构 太平洋
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内孤立波与平顶海山作用的能量耗散实验研究 被引量:2
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作者 郭钰林 孟静 +4 位作者 徐昱 贾村 刘娟 陈旭 于宇君 《海洋与湖沼》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期846-859,共14页
内波破碎引起的能量耗散和混合是海洋内部的重要物理过程。通过在二维内波水槽进行实验室实验,分析内波与地形的作用,探究内孤立波与平顶海山地形作用时波要素、能量以及湍耗散率的时空变化。本实验利用重力塌陷法在两层流体中制造第一... 内波破碎引起的能量耗散和混合是海洋内部的重要物理过程。通过在二维内波水槽进行实验室实验,分析内波与地形的作用,探究内孤立波与平顶海山地形作用时波要素、能量以及湍耗散率的时空变化。本实验利用重力塌陷法在两层流体中制造第一模态内孤立波,通过粒子图像测速技术(particle image velocimetry, PIV)获得内孤立波与地形作用时的流场结构,定量分析整个作用过程。结果表明,地形会改变波形甚至引起破碎,内波与地形作用时,振幅和能量密度会在内孤立波爬坡时迅速增大,在地形前缘产生强烈能量耗散。入射波的能量与塌陷高度呈二次函数关系,透射波能量随地形升高减小,反射波能量随地形升高增大。地形前缘局地湍耗散率极值时间序列在部分实验中呈双峰结构,对应内孤立波界面处剪切加强引起湍流耗散和波后缘翻转破碎。破碎引起的地形前缘区域平均湍耗散率量级在10^(-5)m^(2)/s^(3),局地湍耗散率极值与入射波振幅呈指数关系,所有实验中局地湍耗散率的最大值接近10^(-3) m^(2)/s^(3)量级。 展开更多
关键词 内孤立波破碎 能量耗散 湍耗散 粒子图像测速
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内孤立波过陆架陆坡地形的数值模拟研究 被引量:2
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作者 何啸 贾村 +3 位作者 孟静 刘娟 陈旭 杨小欣 《海洋科学》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期1-14,共14页
内波是海洋中普遍存在的波动形式。内孤立波是典型的非线性内波,多发于陆架边缘海,如南海等海域,对陆架海域有重要影响。本文针对内孤立波在陆架地形上的传播问题,先基于弱非线性与全非线性数值模型,模拟了不同振幅、地形高度条件下内... 内波是海洋中普遍存在的波动形式。内孤立波是典型的非线性内波,多发于陆架边缘海,如南海等海域,对陆架海域有重要影响。本文针对内孤立波在陆架地形上的传播问题,先基于弱非线性与全非线性数值模型,模拟了不同振幅、地形高度条件下内孤立波的演化的过程,探讨了动力系数对内孤立波演化过程的影响,对比了两模型的模拟结果在内孤立波演化过程、能量分配以及能量耗散的差异,后分析了南海的动力系数分布特征。结果表明,在内孤立波不发生破碎的情况下,弱非线性模型与全非线性模拟结果相近。当发生破碎过程时,弱非线性模型可准确模拟头波,但无法通过强非线性的破碎过程耗散能量,只能以裂变的方式辐射能量。在弱非线性模型中,随地形高度增加,频散系数减小到零,平方非线性系数由负转正,立方非线性系数绝对值增大一个量级,并主导陆架地形上内孤立波的演化过程。通过对比南海夏季与冬季非线性内波动力系数空间分布,发现内孤立波在传播过程由于夏季平方非线性效应、立方非线性效应与频散效应较强的影响,其在夏季更易发生陡化与裂变,波列发生频率高。 展开更多
关键词 内孤立波 陆架陆坡地形 数值模拟 南海
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