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1、研究综述REVIEWS*海洋内波的产生与分布THEGENERATIONANDDISTRIBUTIONOFOCEANINTERNALWAVES杜涛吴巍方欣华(青岛海洋大学物理海洋实验室、物理海洋研究所266003)海洋内波是指在海水稳定层化的海洋中产生1海洋内波的生成源的、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,这是它不对海洋内波生成源的研究一直是一个倍受关注同于表面波的一个重要特征。此外,还有许多其他不的课题,大量的研究和探讨积累了丰富的成果。尽管同特征,例如:内潮波的振幅远大于表面潮波的振幅,海洋
2、高频随机内波和低频内潮波的产生都需要海水但速度却要小得多;内波的群速度方向与其相速度方稳定层化这一先决条件,但它们的生成机制一般说来向几乎垂直;内波不仅在水平方向和时间上存在着固并不完全相同。下面是关于高频随机内波和低频内潮有结构,而且在垂直方向上也存在着特定的结构等。波的一些得到普遍认同的主要生成源。方欣华、王景明1986年对内波在时间和空间尺度分1.1高频随机内波的生成源布特征上的一些典型值做了介绍。海洋高频随机内波的生成源既可以位于海洋的尽管海洋内波的频率范围相当广泛,但已有的多上、下边界也可以位于海洋内部,对应于不同生成源数研究工
3、作主要集中在两个方面,一是对高频随机内其生成机制一般也不相同。这里简要介绍的主要是波的研究,它在本世纪40年代随着温深仪和大量快80年代以前的研究成果。需要指出的是,下面的生成速密集取样的海洋调查仪器的相继使用,开始较快地源不仅可以产生高频内波也可以产生其他频率的内发展起来。70年代,Garrett和Munk在其他研究者大波。量工作的基础上,提出了在世界各大洋普遍适用的大1.1.1位于海洋上边界的内波源海洋上边洋内波谱模型,标志着对高频随机内波的研究进入了界扰动源产生的内波与大气的影响有着密切的关“鼎盛时期”。此后主要是寻找实际情况与该模
4、型的偏系。大气中的风在海洋表面产生一个移动的压力场,离及其原因;研究模型普适性的动力机制等。另一个当压力场的对流速度及其在同一方向上的波数与某方面则是对低频内潮波以及相关的大振幅孤立波研一内波的波数和频率满足共振条件时,此内波即被激究。它所需的基础理论早在19世纪就已提出,如1847发起来。文献[1]介绍了考虑大气压力随机特性的内年Stocks提出的关于两层海水中的自由波理论和波生成共振理论。风会在海洋表面产生一个移动的应1895年建立的Korteweg和deVries(KdV)理论。自从力场,其在海洋内部产生的垂直运动也将引起内波。本世
5、纪初Pettersson根据观测第一次提出内波中可以虽然对各种压力场产生的内波进行过理论研究,但由遇到起源于潮汐的波(即内潮波)以来,对内潮波的研于缺乏相应的实际气压谱和风应力谱,上述两方面的究始终进行着。但受观测仪器、设备和财力等因素的应用研究也就无法深入。例如,对在台风过程中遭到限制,其进展相对缓慢。进入80年代以来,随着日渐破坏的海上石油平台,因缺乏实测的当场气压、风应频繁的海洋捕捞、海底石油和其他各种海洋资源的开力和内波资料,尚不清楚相关的内波在此破坏过程中发利用,特别是卫星海洋遥感技术的飞速发展及应用,浅海大振幅内潮波又开始成为
6、新的研究热点。限国家专项基金资助项目97-926-05-02号,国家自于篇幅,本文也只对高频随机内波和内潮波的生成与然科学基金49976002号和高校博士点基金98042306号。分布进行介绍。收稿日期:2000202215;修回日期:20002208-21MarineSciences/Vol.25,No.4/200125研究综述REVIEWS是否产生影响、有多大影响等。由风在海洋表面产生了比较普遍的认同。即,当垂向密度稳定层化的海水的变化的浮力通量通过引发上表层底边界的垂直振在天体引潮力的强迫下进行流动时,剧烈变化的地形动也可产生内波。
7、根据Kase1972¨年的方法对上述压(如陆架坡折处、海峡、海山、海岭和海沟等)又迫使该力场、应力场和浮力通量产生的内波进行粗略地比流动进一步产生相应的变化、最终导致层化的海水在较,由运动的应力场产生的内波振幅增长最快。另外,垂向做大幅度的、与潮汐运动周期一致的上下波动;在风生海洋表面波场中,若存在一对平行或接近平行波动幅度在垂向密度变化剧烈的地方达到最大值,在的表面波,它们与波数和频率分别等于两表面波的波海水表面和海底处该波动几乎消失;随着该波动的传数和频率差的内波相互作用,可将该内波激发起来。播,内潮波被生成。上述内波的生成与两种可能
8、的机制有关:一是共振相上述潮地作用生成机制在解释发生于陆架陆坡互作用机制,如外强迫场与内波场的共振耦合作用;临近海域及浅海中的内潮波时,是比较令人满意的。另一个机制是通过引发海水的垂直运动产生
