带有侧摩擦和底摩擦的绕岛理论

绕岛理论来自于Sverdrup理论,被广泛用于估计和分析通过岛屿之间海峡的输运情况。以往的研究得到了带有侧摩擦或底摩擦的单岛理论或多岛理论。本文在线性情况下考虑了风驱动环流下的解析模型。在同时考虑侧摩擦和底摩擦的情况下,推导出了岛屿周围输运流函数的解析解,并给出了通过岛屿之间通道的流量输运。其结果与Wajsowicz相似,但摩擦常数表示不同的值。从解析解上看,摩擦常数与侧摩擦和底摩擦之间的关系比较复杂,为了推导出它们之间的相互作用原理,本文在正压β平面上随机选取了一些侧摩擦和底摩擦的值。结果表明,在构成摩擦常数方面,侧摩擦和底摩擦近似呈线性关系。我们研究了宽度对通道输运值的影响,结果表明摩擦在一定宽度内提高了流量,这种现象和只考虑侧摩擦时比较相似。本文也比较了在不同深度下的流量,发现当水平涡粘性系数和底部拖曳系数固定时,水深越大,输运减少率越小。为了进一步揭示侧摩擦和底摩擦耗散的联合作用,在两个岛屿的情况下,本文在不同宽度的通道中与Wajsowicz的只考虑底摩擦或侧摩擦的模型进行了比较。结果表明,当通道比较窄,尤其是在小于Munk边界层厚度时,侧摩擦的作用大于底摩擦。当通道宽度远大于Munk边界层厚度时,底摩擦的作用大于侧摩擦。将模型应用到印尼贯穿流,得到大约20%的输运减少量。     

考虑摩擦的绕岛理论及在印尼贯穿流流量估算中的应用

基于Godfrey绕岛理论,在正压、线性模型下同时考虑了底摩擦和侧摩擦,得到带有摩擦的绕岛理论。根据两个岛屿的经向长度不同,将其分为3种情况;通过积分动量方程,分别得到了各自的带有摩擦的岛屿流函数解析解,从而得到两岛屿间流量公式。当忽略侧摩擦或底摩擦中的一个时,可得Wajsowicz的带有摩擦的绕岛理论。利用CCMP的风场数据,计算了印尼贯穿流的流量,通过比较发现,当只考虑侧摩擦时,流量会增加;当只考虑底摩擦时,流量会减少;当同时考虑底摩擦和侧摩擦时,流量会减少,减少的幅度较只考虑底摩擦时更大。与不考虑摩擦时相比,同时考虑摩擦和侧摩擦时的流量减少量不超过25%。