《近慣性內波的實驗研究》是依託中國海洋大學，由陳旭擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：近慣性內波的實驗研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：陳旭
- 依託單位：中國海洋大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
海洋中的內波攜帶著動能，並存在小的垂向尺度和大的垂向剪下，因此對海洋混合和能量傳輸起著重要作用。部分研究估算表明混合層中由近慣性運動所做的功為0.3－1.4TW，與維持大洋深海層結需要的2TW相當，甚至高於正壓潮向內潮的轉化，證明了它在深海混合中的重要作用。 本項目希望通過實驗室模擬的方法研究近慣性內波的產生與傳播特徵。在旋轉層化流體表面利用擾動源產生擾動，利用斷面流場測量技術及數字紋影技術分別測量近慣性內波引起的流場及密度場，定量測量其能量的傳遞。 實驗內容包括（i） 旋轉的影響：不同Rossby數下的慣性運動；（ ii）層結的變化：從無分層到線性分層，最後躍層型密度分布；（iii）擾動源：從二維平面波擾動源到三維點源。 通過此系列實驗研究揭示海表擾動源生成的近慣性內波的機理，給出近慣性內波的垂向結構及傳播特徵，定量測量海面擾動到近慣性內波傳播過程中的能量傳輸,這對海洋波譜的討論十分重要。
結題摘要
近慣性內波是頻率接近於局地科式頻率的一種內波，在上層海洋混合中發揮著重要作用。近慣性內波可以影響海洋中的許多過程，包括生物化學甚至是氣候。因此，近慣性內波的生成與傳播演化值得進行深入的研究。本項目通過開展一系列的系統實驗，研究了近慣性內波的生成與演化，這對於海洋混合參數化方案的改進是至關重要的。本項目的主要研究內容與進展如下。（1）為了研究地轉效應對內波生成與傳播的影響，我們自行設計搭建了大型地轉實驗平台，配有的尺寸為157cm*157cm*40cm實驗水槽，可以滿足實驗需求。我們開展了往復潮流經過山脊地形生成內波的實驗，給出了內波能量、能通量和臨界參數與地形高度的關係。考慮地轉效應時，地形上可以激發三波共振，這是近慣性內波生成的一種新機制。（2）設計實驗探討了層結對內波傳播的影響，發現在內波射線非均勻層結流體中傳播時方向不斷變化，並給出了能量在傳播過程中的變化規律。（3）利用數值模擬與實驗研究了內波在地形上的傳播演化。開展了內波射線在三維海山地形反射的實驗，發現了內波能量聚焦現象，指出了這一過程中可以激發平均流，並探討了其生成機制。利用數值模型，研究了低模態內潮在陸架地形上的散射問題，重點討論了地形形狀對這一過程的影響。（4）利用潛標觀測資料，研究了南海北部上層海洋近慣性內波誘導的剪下。結果表明，儘管近慣性內波的方差在流速的總方差中占比很小，但對於上層海洋剪下貢獻卻占有較大比重。
