veKdv方程的若干系数在南海北部的地理分布特征及其季节变化分析

应用中国近海及邻近海域海洋再分析资料(简称CORA)研究南海北部第一模态内波场运动学参数的地理分布特征及其季节变化。首先分析了Brunt-Väisälä频率的统计特征;其次,基于弱非线性变系数扩展Kortewed-de Vries (veKdv)方程模型,计算了它的输入系数,即线性长波相速度,平方和立方非线性系数和频散系数,这些参数可用于定性评估内孤立波传播可能的极性,内孤立波的形态,幅度限制以及传播速度等。分析结果表明,南海北部季节性密度跃层从2月开始出现,最大浮力频率约在20 m。它在6—7月达到最强,自8月开始减弱,在10月消退。另一密度跃层出现在8—11月,最大浮力频率约在80 m,冬季大致在120 m。季节性密度跃层在4—9月十分明显,而8—10月双跃层现象显著,冬季仅出现较弱的第二密度跃层。在1—3月和10—12月海盆深水区最大Brunt-Väisälä频率值要大于陆架浅水区;而在5—9月情况则相反。Brunt-Väisälä频率最大值所在深度随季节变化显著,冬季最深,6—7月则最浅。计算的线性内波相速度、频散系数和幅度放大因子的空间特征主要取决于地形变化;平方(立方)非线性系数与地形关系较小,随季节变化明显,它们主要取决于局地海洋环境特征。通过分析veKdv方程的系数特征,解释了为何在夏季南海北部最容易观测到大振幅内孤立波和在吕宋海峡以东海域难以观测到孤立波的原因。     

Numerical calculation of dispersion relation for linear internal waves

With the horizontal Coriolis terms included in motion equations and the influence of compressibility of seawater on Brunt-Visl frequency considered, a numerical method of calculating the dispersion relation for linear internal waves, which is an improvement of Cai and Gan (1995), and hence Fliegel and Hunkins (1975), had been set up. For different models (Pacific model, Atlantic model and Arctic model), simulations using the three different methods were compared and the following conclusions were reached:(1) the influence of horizontal Coriolis terms on dispersion relation cannot be neglected and is connected with the direction of the wave celerity, the latitude, and the modes of the wave;(2) the effect of compressibility of seawater in stratification is not an important factor for the dispersion relation of linear internal wave, at least for those three models. With the improved method, the wavefunction curves for the Pacific model had also been built.     

大气层结的非均匀性对重力内波波射线的影响

文中利用ＷＫＢ近似，讨论了非均匀层结对惯性重力内波和纯重力内波能量传播路径的影响，得到了波的能量密度，广义波作用密度，和广义拟能密度守恒的条件，导得了重力内波不稳定的必要条件，给出了在波的传播过程中控制波射线折射的方程，得到了两类不同的临界层，最后还利用四阶Ｒｕｎｇｅ－Ｋｕｔｔａ方法计算了不同层结分布下的波射线。     

南海北部大陆坡区的突发性强流

应用声学多普勒流速剖面仪的定点观测资料 ,分析南海北部东沙群岛西南大陆坡区孤立内波引起的突发性强流。本次观测到的这些强流主要特征为 :( 1 )在 0— 1 50m的观测深度层内 ,流向主要以向岸方向为主 ,每一峰值持续时间约为 1 0— 2 5min。 ( 2 )在大潮期间 ,强流事件出现的次数较多 ,且强度大 ;在小潮期则反之。 ( 3)最强的突发性海流发生于斜压内潮强盛期 ,比天文大潮落后 4— 5d。 ( 4 )突发性强流事件既可呈现多峰型 ,也可呈单峰型。     

利用SAR图像计算内波深度和振幅的可行性研究

根据星载合成孔径雷达(SAR)内波成像机理,建立了包括KdV方程、作用量谱平衡方程和Bragg散射模型在内的内波深度和振幅探测模型,更为严谨地推导出用SAR图像计算内波深度的方法,并首次推导出内波振幅的计算方法.利用该方法对台湾东北部海域的两幅ERS-1 SAR内波图像进行了实例研究,结果表明,该方法是合理且可行的.     

海洋小尺度过程

“海洋小尺度过程”一词最早出现在W.Munk(1981)的综述评论中,但至今也未能对它下一明确的定义。根据Munk的评论及其后的一些文献,可以看出它是相对海洋大中尺度过程而言的。从表观现象看,凡是垂向尺度为100m(跃层厚度尺度)至分子耗散尺度的各种物理量的变化都属于小尺度范畴。根据尺度大小,它又分成海洋细结构和海洋微结构,它们的垂向尺度范围分别为100～1m和1m～分子耗散尺度。产生这种物理量小尺度变化的因素是多种多样的。内波引起的水体变形(尤其是高模态高波数内波)产生可逆细结构。内波破碎发生的混合、具有不同物理特性的水体界面处相互入侵引起的穿插叠置等原因,产生不可逆细结构。因海水热盐扩散之差引起的各种双扩散过程及因各种流动不稳定引起的小尺度湍流云或产生不可逆细结构或更小尺度的微结构。     

切变基流对赤道大气波动稳定性的作用

在赤道β平面近似条件下，使用纬向切变基流下线性化Boussinesq方程组，分析了在纬向切变基流下几种赤道大气波动的稳定性特征。研究结果表明，基本气流的水平切变对赤道大气波动起到不稳定的作用，但是对赤道大气Kelvin波的频率、稳定性以及传播的相速度并不起作用。基本气流的水平切变使得相对于基本气流向东传播的重力惯性内波相速度减慢，而使得相对于基本气流向西传播的重力惯性内波的相速度加快，却造成相对于基本气流向西传播的Rossby波相速度减慢。基本气流的水平切变对于对赤道混合Rossby-重力惯性内波的影响主要取决于纬向波数k值的范围大小。当纬向波数k值较小时，基流的水平切变使得相对于基本气流向西传播的混合Rossby-重力惯性内波相速度加快；而当纬向波数k值较大时，则使得相对于基本气流向西传播的混合Rossby-重力惯性内波相速度减慢。在半地转近似下，风速水平切变的存在，会使得波长较大（纬向波数k→0）的赤道Rossby波相对于基本气流向西传播的相速度减慢；而风速垂直切变的存在，必然会引起这种波长较大（k→0）的Rossby波出现不稳定增长，同样也会造成赤道Rossby波相对于基本气流向西传播的相速度减慢。最后通过扰动发展能量方程，说明了基本气流的水平切变和垂直切变可以为扰动的发展提供能量来源。     

大地构造和海陆起源的内波假说（Ⅱ）：建立假说的大地构造学与…

介绍建立大地构造内波假说的根据，即：（１）全球海陆分布的低阶段谐特征；（２）球大洋中脊体系的存在；（３）大陆永存及生长的事实；（４）地壳均衡及莫霍面的变化分界面性质；（５）地槽活动的现象，规律等，在分析以在事实的基础上研究了大地构造运动中主要的物质运动过程，认为从薄地壳底部向厚地壳底部迁移的地壳物质流，引起地壳厚度的自激波动，推动地槽运动和大陆生长。     

大地构造和海陆起源的内波假说（Ⅲ）——内波动力机制及能源分析

莫霍面的起伏波动可看成壳－幔分层介质中的内波现象，引入推动地壳底部物质迁移的驱动力，用有限元数值方法模拟了莫霍面内波的运动，并探究了内波运动的动力来源及潮汐在内波生长中的作用。     

近海陆架区内潮观测研究进展

内潮是近海陆架区内最常见的海洋内波,一般是由正压潮经过特殊地形或海况激发产生,内潮由此具有天文潮周期且出现频率相对稳定。频繁出现的内潮对人类海上活动的影响有弊也有利,它可引发强烈的海水混合或产生上升流,使深层营养盐提升从而形成丰富的渔场;而大振幅内潮或由其演变出的强孤立内波会干扰海洋工程作业,对建成的石油钻井平台和海底油气管道构成严重的威胁;内潮导致的水体扰动还会对海上舰船的行驶产生不利影响。所以对近海陆架区内潮的观测研究一直为人们所重视。对内潮的一些相关特点做了简要介绍,主要论述了国际上近海陆架区内潮观测研究的进展情况,以及近几年来观测方法的最新发展趋势;并着重分析了南海北部海区内潮研究现状,讨论了目前南海内潮观测研究中存在的一些问题,进而提出今后开展进一步观测研究的思路。