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。     

水下滑翔机内波观测方法

在把握水下滑翔机功能特点和内波运动特征的基础上,提出水下滑翔机中性悬停、随体原位观测内波的方法。首先需要对水下滑翔机加装加速度计和深度计,用于记录并辅助控制其运动过程;其次,控制水下滑翔机下潜至目标区域的跃层梯度最大处水层,通过中性体浮力控制和姿态调节系统实现水平悬停,做到最大化无滑脱随流运动;然后,水下滑翔机在遭遇内波后跟随内波一起运动并进行同步观测;最后,分析观测数据,并基于相应特征选定内波物理模型,建立内波的三维运动学结构模型。该方法是内波直接观测技术的有益探索,对深入发挥水下滑翔机观测效能、把握内波运动学结构和动力学支撑有重要作用。     

水下运动源内波尾迹海面作用量谱扰动分析

应用作用量守恒理论,对二维作用量谱平衡方程的波流作用机理及源(汇)函数进行分析,并对水下运动源内波尾迹在自由面(水面)形成的辐聚和辐射流场引起的作用量谱扰动进行了数值仿真,模拟出不同的配置条件下作用量谱扰动可能存在的"不对称性"。根据海面微波散射及雷达海面成像理论及作用量谱扰动的数值仿真结果,认为内波尾迹雷达散射的不对称可能是源自于作用量谱扰动的"不对称性"。     

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     

宁死不屈魔鬼鲨——加布林

加布林鲨鱼是一种凶猛的噬人鲨,它那锐利的牙齿,就像一把把直立的三角刮刀,寒光闪烁,特别是它的鼻吻比以凶猛残忍著称的虎鲨还要长还要尖,样子十分可怕狰狞,让人不寒而栗。这种加布林鲨鱼由于只在深海活动,而且尖牙利齿,凶猛异常,所以人们都习惯地叫它“魔鬼鲨”,至于它的本名倒很少有人知道。     

魔鬼岛

世界上确有那么几个岛屿,像魔鬼一样难以捉摸,令人费解,但又那么让人向往,让人恐惧。在加拿大附近就有这么两个能吞噬生命的魔鬼似的岛屿。加拿大北部地区的帕尔斯奇湖的北边,有一个仅1平方千米的圆形小岛,当地人称这一小巧玲珑的岛屿为普罗米修斯的火炬。这称呼既形似,又神像,因为据说一旦人踏上该岛,就会如烈焰般自焚起来。     

海洋内波的控制方程组

从海水质量守恒律、盐量守恒律、动量守恒律、熵变化律和海水状态律出发，给出了低频变密度海洋运动的原始控制方程和它的各类实用形式。在推导的过程中着重明确控制方程各种近似形式的数学物理意义，这使我们在使用这些方程时更严格、更准确。     

多波束追踪海洋内波

本研究探讨以多波束系统追踪海洋内波的实施方法,通过多波束系统以预定水声节点观测的海底地貌变化,追踪海洋内波引起的等温面和等密度面的相应变化,达成海洋内波的实时观测。     

多波束追踪海洋内波

本研究探讨以多波束系统追踪海洋内波的实施方法,通过多波束系统以预定水声节点观测的海底地貌变化,追踪海洋内波引起的等温面和等密度面的相应变化,达成海洋内波的实时观测。     

海洋内波ADCP监测技术研究

海洋内波与声场的相互关系是一个十分重要的研究课题.内波是影响声信道特征的重要因素;反之,受内波影响的声场也包含着海洋内波动力过程的信息.针对二者之间的关系,从工程的角度上介绍了利用声学多普勒海流剖面仪(ADCP)对海洋内波进行监测的原理和方法,并结合实际的海试情况给出声学多普勒海流剖面仪对海洋内波的监测结果,验证了方法的有效性.     

黄海中部的低频内波

本文用最大熵方法并结合付氏分析方法分析了黄海中部海区(36°N,124°E)内波调查资料。分析表明该海区存在很强的温度密度跃层。根据对海流资料的分析得出潮汐频率的波动是正压的。从消除了正压潮流后的余流中得到0.049Cph的波动,由温度资料得到频率为0.0514Cph的波动,且发现它基本是斜压的,即为低频内波。该低频波动主要为最低模态朝西方向传播的惯性内波。本文阐明了惯性波的产生来自局地风应力的作用。     

南太平洋魔鬼三角洲

一听说纽卡理多尼亚、达瓦拉环礁和特鲁克岛,许多人就会在脑子里浮现出南海悠闲的情景来。但这3个岛环绕的海域,已经成为一个新的魔鬼三角洲,附近的渔民对此惊恐万状。在过去的10个月中,已经有8艘船只消失,至少夺去200条人命。几个生还者在船沉没之前,曾听到恐怖的声音,并绘声绘色地说,他们看见鬼魂了。其中一位叫巴拉瓦的生还者说:“海在     

内波研究的国内外发展现状

海洋内波与海洋水声学、海洋生物学、物理海洋学和军事海洋学等学科有着密切的联系,因而受到各国政府和海洋学家的普遍关注.本文基于近二十年来国外与国内在海洋内波方面的研究成果,首先从各个角度介绍了内潮波与内孤立波方面的国内外发展状况;其次介绍了有关赤道大洋内波方面的研究成果;最后对今后内波研究的发展方向做了展望.     

海南岛南部海区非线性内波特征分析

2004年6月在南海海南岛南部海域进行了内波观测实验,实验中使用了3条温度链组成链阵,来估计内波在该海区传播的方向和速度。实验中发现了非线性内波群的活动。对潮汐的测量表明,非线性内波群出现在海区的涨潮时刻。计算得到实验海区内波(非线性波群)速度约为0.54m/s。测量有效数据从29日10:00~30日14:00,只发现了一组非线性内波群,说明该海区的非线性内波群不同于别的海区所观测到具有半日潮周期的非线性内波。对非线性内波波形分析可以看出,KdV(Korteweg-de Vries)方程的dn2(x,t)解能比较好的描述得到的内波波形。数据表明非线性内波群在爬坡传播过程中随波包范围的不断扩张,波峰间距离有减小的趋势。对高频线性内波(非线性内波出现前后)的分析表明,高频线性内波中周期为15min~12min的波动成份的能量比较突出,这与非线性内波群中单个波包周期基本吻合,说明非线性内波群在传播扩张过程中其衰落的尾迹分散到了两个非线性波包之间的水体中。     

内波吸引子的数值模拟

密度稳定层结的流体中产生的内波沿着由内波固有频率、流体浮力频率等因素所确定的特征线(或内波射线)传播。边界上的反射不改变内波的频率,从而也不改变反射后的内波特征线与重力方向所成的夹角。侧边界倾斜的封闭容器内,内波能量沿特征线传播的过程中经侧壁、表面和底面的反射可能会集中在一个封闭的轨道上,形成内波吸引子。该现象已经得到水槽试验、线性理论和数值试验的验证。本文利用非线性非静压的环流模式MITgcm,模拟了二维封闭区域中(1,1)-吸引子和(2,1)-吸引子的形成过程,并讨论初值条件对它们的影响。稳定的(1,1)-吸引子其极限环两侧流速出现很强的剪切流。当减小地形的坡度时,由于线性因素的增加,吸引子的结构不变,但吸引子厚度在相空间中的收缩速度加快。对于(2,1)-吸引子,由于轨道所成的两个环中间的节点耗散了部分能量,吸引子的收敛速度较慢。节点处,流体速度始终为0,但存在强烈混合,流体浮力频率呈现振幅较大的周期变化。     

层结流体中的非线性内波

十多年来,用摄动法研究非线性波已经取得了相当大的成就.在流体力学方面研究较多的是浅水表面波,在大气科学方面研究较多的是Rossby波.对层结流体中的内波,则研究较少.大家知道,海洋和大气都是密度随深度或高度变化的层结(分层)流体.许多重要的自然现象,如台风、飑线、积云、湍流、海洋中的温跃层等,都和重力内波有关.随着卫星技术的发展,非线性重力内波已经在大气和海洋中观测到^[1,2].从理论上研究非线性重力内波较早的是Benney(1966)^[3]和Benjamin(1966^[4],1967^[5]),最近Maslowe和Redekopp(1980)^[6]对层结剪切流动的非线性内波作了系统详细的研究.     

深水内潮汐,内波沉积

本文简要介绍了近几年来深水牵引流积积研究中的一个新的研究方向，即内潮汐、内波沉积，重点介绍了其沉积作用方式和沉积特征。     

海洋内波SAR影像成像理论

SAR是一种主动式微波成像传感器,通过测量海面后向散射信号的幅值及其时间相位,能产生海面后向散射强度在海面分布的图像。这种图像能极为详细地显示出海面后向散射强度变化的细节,其分辨率为几米到几十米的数量级。此外,由于SAR工作在微波波段,即使在黑夜也能正常工作,它发射的微波可以穿透云层,因而测量不受恶劣天气的影响。这种全天候、全天时和高分辨率观测海洋的优势是可见光和红外传感器以及其他微波传感器所没有的,所以目前SAR已成为海洋观测的重要手段之一。     

船载内波快速观测技术设计

针对船载内波尤其内孤立波观测所面临的数据采样和快速下放所面临的技术问题,系统介绍了船载内波快速观测技术设计的基本路线.主要设计包括:系统的总体设计,SBE-49 CTD外部扩展数据采集系统技术,C8051F320和NAND结构的FLASH设计和甲板作业设备.满足了内波快速观测技术设计的要求.     

海洋内波发展演变数值试验

利用二维非静力数值模式,对海洋跃层中剪切背景流下内波做了线性和非线性模式的数值试验,结果表明:在本文所取的初始场和环境参数下,海洋内波密度扰动大值中心始终出现在密度跃层附近,被跃层所俘获,这与实际观测相一致;线性情况下,流函数扰动中心与密度扰动中心有很好地配合,密度扰动正、负中心附近分别存在流函数扰动的正、负单圈环流中心,且单圈环流垂直贯穿整个水体。线性模式中内波扰动强度在调整适应期后一直呈指数增长发展,剪切背景流是不稳定的;而非线性情况则呈准线性增长发展,以后增长停止而进入稳定期,且后者的增长也比前者要慢;非线性效应抑制了内波增长而使之趋于稳定,具有维稳作用。随着积分时间增加,线性模型中内波波包波形基本不变。波包的负、正振幅大体相同,整个波包宽度也基本不变,仅振幅有所增长;内波波包传播速度与其振幅无关,且传播速度基本不变。非线性情况下内波波包的形状则发生改变,其负、正振幅之比越来越大,波峰前的陡降也越来越强;并且内波传播速度与其振幅和波形有关,通常非线性效应越强,内波传播越慢。从本文中海洋内波的波长、周期和传播速度来看,该内波属于高频内波(短周期内波),性质为内重力惯性波。