海洋魔鬼——内波

1963年4月10日,美国“长尾鲨”号核潜艇,在距马萨诸塞州沿岸350千米处失事,艇上129人无一生还。那么谁是制造这场灾难的元凶呢? 它就是被人们称作“水下魔鬼”的内波! 凡见过海上风暴的人,一定不会忘记那凶猛的波涛、滔天的巨浪,但隐匿在海水内部的狂涛巨浪就鲜为人知了,因为它是看不见的波浪——内波。内波比海面波浪要大得多,一二十米高的内波还不算什么,超过1 00米也不称奇,在菲律宾苏禄海就测到过90米高的内波,在比斯开湾深层水中发现过振幅200米的内波。内波是怎样产生的呢? 我们知道,在海洋表面发生的波浪,它的波动最大值是在海面,并且随深度增加而减小,到达一定的程度就会消失。海面上的波浪,实际上就是出现在空气和海水这两层不同密度的流体分界面上的波动。当海水密度上下分布不均匀时,尤其是在海水出现上轻下重两层,在外力扰动下就会在两层海水的分界面上出现波动现象,于是就产生了内波。     

我国内波研究取得新进展

海洋内波是在海洋内部密度不均匀水层间发生的一种波动。内波像海面波浪一样常在。只要海水密度稳定分层。再有扰动源存在,内波就会产生。内波与表面波浪虽都是液体波动,但有根本不同。空气与水的密度差有好几百倍,表面波受重力影响大,因此不易形成大浪,振幅10米以上的大浪极少见。但海洋内部海水密度     

看不见的波浪——内波

一提起海浪,人们总是想到海面上那波涛汹涌的景象。可是海洋中还存在着另一种人们不易发现的波浪,这就是发生在海水某一深处的“波动”,因而有“内波”之称。第一个发现海洋内波现象的人是南森。在1893年,他在北极探险。当船行驶到挪威海上时,他发现海面有一层冰块融化,产生的很淡的海水,他的船航行到这里,就好象被海水“粘住”一样,几乎不能前进。后来人们又在其他     

机载超低频雷达探测海洋内波

机载超低频雷达探测海洋内波是海洋内波探测的新方法。海洋内波使海水电导率垂向分布发生扰动,当雷达发射的电磁波探测信号传播到内波扰动界面,电磁信号发生反射,部分反射信号再次穿透海面传播到空气中并被天线捕捉,雷达系统通过处理内波界面处的反射信号并抑制海面的反射信号实现对海洋内波的探测。根据麦克斯韦方程和海水的物理性质,推导出超低频电磁波在海水中的传播特性,研究海水温度、盐度变化对海水电导率的影响,根据KDV方程解和垂向特征函数解构造了海洋内波垂向结构,仿真了雷达接收到的海表面处、内波界面处的反射信号及其延迟时间,仿真结果表明,可以使用该方法探测海洋内波。     

背景流中海洋内波垂向结构的计算和分析

利用了无摩擦、不可压情况下的旋转流体线性方程组,基于数值计算的方法,对背景流中海洋内波各个模态垂向结构进行了分析。结果表明:在无背景流时,海洋内波的垂向结构为简谐波;模态越高,其在垂直方向结构就越复杂,这时其模态属海洋内波的离散谱。在有垂直切变的背景流时,因受背景流的调制,其波形发生变化;此时海洋内波的前几个模态仍与简谐波类似,属海洋内波的离散谱,而此后的模态垂向结构不再光滑连续,出现了间断(奇性),该间断处即为临界层,该具有间断的模态属海洋内波的连续谱,而其积分则为海洋内波波包。正海洋内波在海洋中非常常见,是发生在密度稳定层化海水中的一种波动,其最大振幅出现在海洋内部,是重要的海洋中尺度现象。海洋内波的存在,使得海水运动以及水文要素的分布与变化更加复杂。由于内波发生机制的复杂性以及时空特征的随机性,内波成为海洋学研究中的难点。鉴于海洋内波在海洋学和军事上的意义,目前已经成为研究的活跃领域。对海洋内波垂向结构的研究不但有重要的理论意义,而且有广     

海洋内波的产生与分布

海洋内波是指在海水稳定层化的海洋中产生的、最大振幅出现在海洋内部的波动。由于是产生于海洋内部 ,内波的恢复力主要是约化重力 ,这是它不同于表面波的一个重要特征。此外 ,还有许多其他不同特征 ,例如 :内潮波的振幅远大于表面潮波的振幅 ,但速度却要小得多 ;内波的群速度方向与其相速度方向几乎垂直 ;内波不仅在水平方向和时间上存在着固有结构 ,而且在垂直方向上也存在着特定的结构等。方欣华、王景明１９８６年对内波在时间和空间尺度分布特征上的一些典型值做了介绍。尽管海洋内波的频率范围相当广泛 ,但已有的多数研究工作主要集中…     

海洋内波预报技术研究的必要性与可行性初探

海洋内波是发生在海洋内部密度层化水层间的一种波动。海洋内波对潜艇活动的安全以及水中兵器的使用效能等有非常显著的影响。本文就海洋内波的国内外研究现状、已有成果以及研究海洋内波预报技术的必要性和可行性进行分析。     

利用海浪在地磁场中感生的电磁场研究海浪

海水是一种弱导电介质,当海水在地磁场中运动时,在其内部和周围空间激发感生电磁场。近数十年来,许多学者在海洋电磁场的研究上做了大量工作,对海流、内波和线性波动的感生电磁场给出了解析解。本文通过对表     

一半是海水 一半是火焰——记海洋地质科学家黄永样

他的人生，就像他所孜孜以求的天然气水合物：一半是海水，一半是火焰。那一半的海水，是他的海洋情结，他的工作生涯大都在辽阔的大海上披波斩浪；那一半的火焰，是他对海洋地质事业的挚爱与追求，就像心中一团熊熊燃烧的火焰，激励着他不懈努力，最终，成为盛开在南中国海上的那簇美丽的冰中之火。     

基于EMD算法的海洋内波参数反演

利用合成孔径雷达(SAR)图像研究海洋内波具有其他遥感探测及实地海洋测量不可替代的优势,然而从SAR数据中提取内波参数的方法却往往由于人工选取的位置不同使得反演的内波参数产生不同的偏差,为了尽量避免人工操作带来的误差并有效反演内波参数,文中提出了一种SAR图像海洋内波波向与波长参数估计的新方法。通过人工选取内波前导线上的3个位置点,计算机自动地获取内波的位置和内波的波向,提取内波断面,在此基础上利用EMD算法反演内波波长,结合内波区域海水密度剖面数据,进一步反演内波振幅参数。通过对实测SAR图像数据进行处理的结果可知,采用该方法对内波SAR图像进行处理,能很好地定位内波位置并获得传播方向及内波波长参数,结合海水密度剖面,实现了内波振幅参数反演。人工干预选取3个位置点,自动计算内波前导线弯曲弧度并自动计算5个内波剖面,减少了由于人工干预操作不同形成的偏差。     

波浪种种

海洋表面及其内部的各种波动现象统称为波浪。波浪按其成因不同而有各种名称,如由风产生的风浪、涌浪和混合浪又称为海浪;由天体引力产生的潮汐波;由地震或风暴而产生的海啸;由航行船舶产生的船行波;在两层密度上有显著差异的水层界面上产生的内波等。     

海陆相连风情万千——海岸带

正当你乘坐飞机沿海飞行时,会看到郁郁葱葱的陆地与浪花朵朵的大海之间有一条闪着银光的分界线,蜿蜒曲折,连绵不绝,那就是海岸线。海岸线是由海洋向陆地的过渡地带。波浪、潮汐、海流等激烈的作用以及周边人文因素的影响使其形成了很多独特的特征。世界海岸线全长约为44万千米。海岸线并不是一成不变的,相反它具有不断变化的性质,向大海推进或向陆地扩展。引起三大自然因素最主要的原因是地壳的运动。由于地壳的升降活动,会引起海水侵入或后退的现象,因此影响海岸线使其发生巨大变化。这种变化至今从未停止。     

海洋密度剖面模型及其适用性研究

海洋密度分层剖面是影响海洋内波生成和演化的关键环境要素,建立密度剖面的参数化模型以描述海洋的密度分布剖面,可以更方便地研究海洋动力环境。在利用当前常用的双曲正切密度剖面模型研究中国南海内波演化时,发现该模型对仅有单一凹向的真实海水密度剖面的模拟效果不佳。以常用的双曲正切密度剖面模型为基础,通过引入一个修正系数,提出了一个改进的密度剖面模型,它在保留原模型可以很好描述海水密度跃层特征的同时,显著提升了模拟的精度。通过与全球不同海域的实测海水密度剖面的时空分布数据进行对比,论证了该改进模型的广泛适用性。     

大海无风三尺浪是咋回事?

人们常言道:大海无风三尺浪。这是怎么回事呢? 无风不起浪,有风才有浪。不过,在海洋中情况就不同了。比方说,这里的风停了之后,浪却跑到了另一个没有风的地方,那个本没有风的地方,同样可以见到滚滚的波浪。这好比把一块石头丢进水里,那激起的波浪会继续向外传开来一样。我们这里尽管这时没有风,也许在遥远的地方,如菲律宾、南海东北部有台风,它所搅出的巨     

潮流垂直结构的研究概况

在浩瀚海洋的沿岸水域,特别是在浅海陆架和近岸区,潮流常在海水运动中起着主导的作用。因此,对于潮流垂直结构的研究,也就成为物理海洋学的一个基本课题。同时,发生在海洋中的很多现象,诸如海洋内波、海水混合、海洋湍流以及海洋中物质的输运,都与潮流的垂直结构密切相关。就是沉积物通量的计算,也要求知道每个点的速度垂直剖面。这是因为海洋中沉积物的浓度亦随深度变化。现今,随着油、气等     

基于快速行进算法的南海内波传播模型

南海内波水平二维空间位置的估计和预测具有应用价值。一个简单而精确的估计南海非线性内孤立波地理位置的经验模型已由Jackson(2009)提出,该模型将快速行进算法应用于海洋内波传播并给出内波相速度与深度关系的经验模式函数。本文尝试用KdV方程计算非线性内波相速度,以探讨海水层化对相速度和内波传播的影响。初步结果表明,海水层化的时空差异在内波传播过程中不可忽略。本文进一步将考虑海水层化的非线性内波相速度代替文献中的经验模式函数,建立不依赖于现场实测数据的基于快速行进算法的南海内波传播模型,并给出计算个例。本文模型的计算结果从个例来看与文献一致。     

内波的生成、传播、遥感观测及其与海洋结构物相互作用研究进展

内波是层结海洋中普遍存在的一种海洋动力学现象,包含内潮、内孤立波、近惯性内波等多种形式,由于其携带能量巨大,分布范围广,发生频率高,对海洋结构物造成严重威胁。对国内外关于内波生成、传播演化、海遥感观测及其与海洋结构物相互作用方面的研究进展进行综述。总结了关于内波的生成机制、浅水和深水区域内波传播演化特征、实际海洋内波特征的遥感观测以及内波与海洋平台及水下潜器相互作用的研究成果,讨论了数值模拟、模型试验、遥感观测等研究手段在海洋内波研究中的应用以及取得的相应研究成果。最后,在探讨海洋内波研究趋势的基础上对未来关于内波生成机制及其海洋学特征观测相关研究需考虑和解决的问题进行了展望。     

《海洋世界》1995年总目录

(标题前的数字左为月号,右为页码)2,25高雄港见闻台湾的“烧王船” “美济礁”风波的背后小青岛春秋踏槽、滑板及其他海岛石僧天下奇顺景而作九丈崖“新三字经”缺乏海洋意识中国第五岛:东海岛金门揽胜新崛起的深圳港口群秋到长岛观候鸟江苏有座东沙岛 海洋真奇妙再现海洋“时空隧道”漫谈海底沉积物海雾蒙蒙海水奇特的自我“搅拌方 式”看不见的波浪—内波深海水中的气体印度洋上的“巨河”如何认识印度洋季风环流大洋海流种类知多少海浪在前进咸海—里海轮流发生破坏性剧变原因“新探”扑溯迷离的沉积年龄海洋中的潮汐变化都一样吗有趣的…     

海洋动能及其开发

海洋面积占地球总面积的71％,蕴藏着丰富的海洋能源。海洋能包括海水温差、海水盐度差、潮汐、潮流、海流、波浪等形式。本文仅就储量丰富又有特色的海洋动能及其开发作一综述。 一、海洋动能的形式 动能形式指海流、潮流和波浪能。 1.海流 海水朝一定方向以一定速度不     

简讯

《海洋波动——基础理论和观测成果》一书是海洋波浪专著,富永政英著,关孟儒译,科学出版社出版。该书系统地总结了五十年代以来在海洋物理学,地球物理学,流体力学,应用数学,海洋工程等领域对水波,风浪生成理论和实验研究方面的丰富成果。全面论述了各种水体中的波浪;在湖泊、海洋表面传播的风浪和涌浪;使湖泊、港湾水体产生派荡的静振和潮波;地球物理尺度的长周期波;以及海洋内波;几乎涉及所有的海洋波动现象。该书有50万字,可供有关科技工作者和高等院校师生参考。已在全国新华书店发行。