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     

韩鹏  钱洪宝  李宇航  揭晓蒙 《海洋工程》2020,38(4):148-158

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。  相似文献   

一种基于声速剖面展开的内波监测新方法     

屈科  朱凤芹  宋文华 《海洋学报(英文版)》2019,38(4):183-189

声速剖面时空分布的获取是利用声学方法监测内波的核心问题。在反演算法中，声速剖面通常是采用展开的方式用若干个参数来表示的。这就导致了有时很难从反演结果中直接获得内波的相关信息。本文的目标是找到一种通过展开系数直接获取内波特性的方法。通过推导内波水动力方程，可以从较少的声速剖面样本中提取出水动力简正模态（Hydrodynamic Normal Modes，HNMs）作为声速剖面展开的正交基。较之广泛采用的正交经验函数（Empirical Orthogonal Functions, EOFs），HNMs直接与内波活动相关，具有更明确的物理含义。然后，基于HNMs对声速剖面的时间序列进行展开，获得展开系数。最后，从前两阶展开系数的时间导数中可以获取内波活动的信息。将方法应用于受内波影响而具有明显时空扰动的南海北陆架区温度链数据，结果表明：只用前两节模态就可以在较好的精度范围内重构声速剖面。前两阶系数的时间导数具有独特的双震荡结构可以用于探测内孤立波。从展开系数也可以获得幅度以及波长信息。理论推导和实验分析证明了本文方法在内波监测中的有效性。HNMs方法使用便利且对样本的依赖性较小，可以在内波活跃海域作为EOFs的有效补充用于声速剖面的展开。  相似文献   

基于MODIS遥感影像的安达曼海内波特征参数分布及生成周期研究     

张昊  孟俊敏  孙丽娜 《海洋学报》2020,42(9):110-118

本文基于2017年634幅MODIS影像分析了安达曼海3个典型区域的内波空间分布特征，定量统计了波峰线长度、波包面积等特征参数，利用射线追踪法探讨了内波的潜在激发源并推算了内波的生成周期。研究表明，安达曼海北部海域的内波空间尺度较小，前导波波峰线的平均长度约为107 km，平均波包面积约为1 860 km2，内波的传播方向主要为东向以及西南向。安达曼海中部海域内波前导波波峰线的平均长度约为133 km，平均波包面积约为3 503 km2，超过70%的内波沿东偏北方向传播。苏门答腊岛北部海域内波前导波波峰线的平均长度约为131 km，平均波包面积约为2 997 km2，内波的传播方向主要为东向、东北向及东南向。安达曼海共有7个潜在内波激发源，内波的生成时间间隔介于11.5～13 h，具有明显的半日周期特征。  相似文献   

拉格朗日描述下三层流体系统中界面内波的三阶渐近解     

张宝乐  崔继峰  陈小刚  张文钰 《海洋学报(英文版)》2019,38(7):1-13

在流体力学中，描述流体运动有Lagrange方法和Euler方法.Euler方法是通过观测通过空间各固定位置点处流体质点的运动行为来描述流体运动规律，而Lagrange方法是跟踪各个流体质点，通过观测它们在时空运动中所走过的路径来描述流体的运动规律.在数学处理上，Euler方法较Lagrange方法简单，但Lagrange方法可以完全描述流体运动的整个流场的所有特性，而Euler方法却无法描述每个流体质点的运动轨迹.本文，我们研究具有刚性边界的三层流体系统中的界面内波，其中上层流体的密度比下层流体的密度大.通过在界面处引入朗格朗日匹配条件并使用微扰法得到了拉格朗日描述下的界面内波的一阶解、二阶解及三阶解，给出了质量输运速度、波频率、平均水平和质点运动轨迹的解.结果表明对于质量输运速度、波频率、平均水平和质点运动轨迹在界面处会有不连续性，但是我们发现在满足一定的三层流体水深比和密度比条件时这种不连续性将会消失.  相似文献   

基于遥感与现场观测数据的南海北部内波传播速度   总被引：2，自引：0，他引：2  

孙丽娜  张杰  孟俊敏 《海洋与湖沼》2018,49(3):471-480

南海北部是全球海洋中内波最为活跃、生成和演变机制较为复杂的海域,本文利用多源卫星遥感数据(MODIS、GF-1、ENVISAT ASAR、RADARSAT-2)和现场观测数据开展了南海北部内波传播速度的研究。通过匹配捕获同一条内波的相邻两幅遥感图像,由内波的空间位移和时间间隔反演传播速度,并以0.5°×0.5°网格给出了南海北部内波传播速度的分布图。研究结果表明,内波传播速度受背景流场、水体层结和底地形变化等多因素影响,特别是水深。在南海北部由东至西、由南至北方向,内波传播速度逐渐递减。深海区内波传播速度最大,可达3m/s以上;内波在向西大陆架传播过程中,随着水深变浅速度逐渐减慢,传播速度为1—2m/s;大陆架浅海的内波传播速度较小,仅为零点几米每秒。同时,利用Kd V方程反演了内波传播速度理论值,对遥感数据提取的内波传播速度进行了精度验证,结果较为一致。  相似文献   

内波沉积中指向沉积构造的形成机理   总被引：4，自引：0，他引：4  

王青春  鲍志东  贺萍 《沉积学报》2005,23(2):255-259

深海大型沉积物波的发现,引起了国内外内波成因理论的兴起和发展。研究认为,内波作用于海底时可对海底沉积物进行改造,形成指向沉积构造,这种指向沉积构造可为单向、双向或多向,而其中与内波传播方向相反的反向沉积构造可能是内波沉积所特有的。对于这种反向沉积构造的形成,以LaFond的理论为代表,认为内波引起的底流水平流速反比于密度界面距海底的高度,波谷接近海底,因而可形成反向沉积构造。经研究分析,发现内波与表面波在本质上具有一定的相似性,因而认为用一般意义上的波动理论来解释内波沉积中指向沉积构造的形成机理更加易于理解。明确指向沉积构造的形成机理对于内波沉积的识别具有重要意义。  相似文献   

分层流水槽箱内垂荡板式内波造波模拟研究          下载免费PDF全文

徐鑫哲  王海波 《数字海洋与水下攻防》2021,4(2):123-127

提出了一种新型内波造波方法——箱内垂荡板式造波。应用 FLUENT 软件的有限体积法,采用 k-ε两方程湍流模型封闭 RANS 方程作为求解控制方程,建立二维数值内波水槽。通过模仿物理造波机运动的数值模拟结果比较表明：箱内垂荡板式造波机生成的内波与理论解十分吻合,与双板联动式造波和平板拍击式造波相比,控制简单,对自由水面的扰动小,对水槽水深的变化和分层界面位置的改变适应性好,不会造成分层水体的掺混。  相似文献   

柱形内波观测浮标的设计与稳定性分析          下载免费PDF全文

刘浩  陈亮  王火平  连伟琪  曲志平  熊学军 《海岸工程》2021,40(4):261-268

  相似文献   

贺兰山以南中奥陶统香山群徐家圈组古水流分析   总被引：11，自引：0，他引：11  

李向东  何幼斌  王丹  罗进雄  李华  郑昭昌 《地质论评》2009,55(5):653-662

贺兰山以南中奥陶统香山群为一套遭受轻微区域变质的陆源碎屑岩,并夹有少量碳酸盐岩和硅质岩,属于深海浊流沉积。其下部徐家圈组由灰绿、黄绿色轻变质细粒砂岩、钙质砂岩及粉砂岩和页岩组成,沉积环境为深水斜坡环境,并在该组发现了内波、内潮汐沉积,主要表现为双向交错层理。本文通过对徐家圈组指向沉积构造所显示的古水流资料进行研究,综合分析了香山群徐家圈组沉积时浊流方向和古斜坡方向,并利用古水流资料探讨了内波流和内潮汐流的方向。结果表明,槽模古水流方向从北向南略呈扇形发散状,代表了沉积时的浊流方向;交错层理古水流方向主要分散在NWW—NE之间,可以代表内波流和内潮汐流方向。对古水流平面分布特征进行综合分析,可以判断出沉积时区域斜坡方向与浊流方向基本一致,大致为SSW向,沉积时内波和内潮汐的传播方向则大致为NW向。  相似文献   

内波吸引子的数值模拟   总被引：1，自引：0，他引：1  

王刚  乔方利 《海洋学报》2010,32(6):25-34

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。  相似文献