内孤立波与平顶海山作用的能量耗散实验研究

作者：郭钰林; 孟静; 徐昱^*; 贾村; 刘娟; 陈旭; 于宇君

来源：海洋与湖沼, 2021, 52(04): 846-859.

• 内孤立波破碎
• 能量耗散
• 湍耗散
• 粒子图像测速

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10-5m2/s3,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 m2/s3量级。

• 单位
  自然资源部第三海洋研究所; 北京应用气象研究所; 中国海洋大学