海洋内波研究现状简介

Ⅰ.引言内波是发生在稳定层化流体中的一种波动,其最大振幅在流体内部,频率介于惯性频率f与浮性频率N之间。在海洋中由于海水的层化,内波是很普遍的现象。它具有很强的随机性,时空尺度分布在相当宽的范围内,典型地有:振幅为几米至几十米乃至百米;水平波长为百米至几十公里;铅垂波长为几十米至几公里;周期为几分钟至几十小时。因而海洋内波是很容易观测到的。      

Self-organized Criticality Model for Ocean Internal Waves

In this paper, we present a simple spring-block model for ocean internal waves based on the self-organized criticality （SOC）. The oscillations of the water blocks in the model display power-law behavior with an exponent of -2 in the frequency domain, which is similar to the current and sea water temperature spectra in the actual ocean and the universal Garrett and Munk deep ocean internal wave model [Geophysical Fluid Dynamics 2 （1972） 225; J. Geophys. Res. 80 （1975） 291]. The influence of the ratio of the driving force to the spring coefficient to SOC behaviors in the model is also discussed.     

有限深度两层流体系统中运动点源生成的内波及其与自由面的相互作用

基于水波动力学势流理论,以二流体系统中点源运动为基本模型,采用Green函数法,研究了分层流体中内部扰动诱生的内波对自由面的影响,探讨对合成孔径雷达成像起重要作用的自由面辐散场的变化规律。研究表明:当上下层流体密度跃变较大、源接近密跃层且Froude数Fr接近内波模式的临界值Fr₂时,内波模式导致的自由面辐散场强度与表面波模式的贡献相当,两者具有强烈的耦合作用,理论分析与实验结果定性一致。     

Variational principles for two kinds of extended Korteweg—de Vries equations

Variational principles are constructed using the semi-inverse method for two kinds of extended Korteweg—de Vries (KdV) equations, which can be regarded as simple models of the nonlinear oceanic internal waves and atmospheric long waves, respectively. The obtained variational principles have also been proved to be correct.     

运动物体生成内波的一类非线性谱方程组

本文给出了由运动物体所生成内波的基本方程组和对应的谱方程组。该方程组的线性部分是一具有体积源(其下简称为体源)的Sturm—Liouville本征值问题，而它的非线性部分是由体源与线性波场相互作用的谱表示。在这类强迫方程的源项中包含了10类内波谱，这些谱最终均可利用内波的振幅谱表示。本文给出了线性波场波要素的谱表示和运动物体生成内波的非线性谱方程可解性的讨论。为了检验所得到的谱方程组，文中又进行了该谱方程组线性部分的数值计算。     

Coherence-Time of Matched-Field Processing in Shallow Water in the Presence of Linear Internal Waves

Relationships among the signal coherence-time of matched-field processing （MFP）, the acoustic frequency, the source-receiver range, and the sound speed standard deviation （STD） caused by internal waves in shallow water, are numerically investigated based on oceanographic data from two shallow water experiments. It is found that the coherence-time can be fitted with an inverse square-root power of range, a near inverse 1 power of frequency, and inverse 1.3 power of sound speed STD.     

海洋内波对小尺度圆柱体作用力的分析与计算

针对小尺度物体的内波荷载问题进行分析和计算．采用Morison公式估算结构物的受力，分别计算了浅海潮频(0．08c／h)以及高频(3—5c／h)时单色内波对直立圆柱体的荷载，并与表面波浪和海流荷载进行比较．结果表明，潮频内波与高频内波的荷载相当，比海流荷载低1～2个量阶，与表面波浪荷载相比则更小．在内波传播的某些相位，其荷载垂向上具有明显的正负交错分布，从而可以推测内波对海洋结构物的破坏主要来自于剪切作用．     

运动点源产生的内波

从Euler方程和连续性方程出发，分析运动点源在密度层化海洋中产生的内波，给出内波速度场的计算公式及数值计算方法，并给出潜艇艇体效应产生的内波的计算方法。     

南中国海内波特征及其引起的声场起伏

浅海内波场与声场相互作用是ASIAEX2001南中国海实验的主要内容之一.文中对这次实验所得到的海洋环境和声场数据进行了处理,分析了内波的基本特征及其对声传播的影响.给出了孤子内波的传播速度、方向、幅度等主要特征物理量.结果表明:该海域存在孤子内波现象,幅度最大可达140m.内波受到半日潮、全日潮和子午潮的调制.内波主要由低阶模态控制.分析了内波对不同频率、沿不同路径传播的声信号的总能量、峰值能量以及延迟时间的影响.     

分层流体中混合流体团运动生成内波的研究现状

本文综述了分层流体中混合流体团运动生成内波的研究进展状况,系统地介绍了它的应用背景、实验和理论结果以及有待进一步研究的问题。