海洋中的內波

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更新時間: 2013-12-10

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海洋中的內波 -海洋中的內波

 

海洋中的內波 -正文
  一種在重力場作用下,發生於海洋內部密度有顯著變化的層內的波。形成內波的驅動因素很多:強烈的風、潮、流,海面空氣層中的壓力起伏以及經過海下丘陵及山脈的海流等。然而到目前為止,對內波形成機理的了解還不十分明確,因而要在給定的時間、地點對它作出預報還很困難。當海中有內波存在時,在海面上經常能看到有「光條」現象。
  內波屬於重力波,一般比海面波浪具有更大的波長和幅度。海洋中內波的參量變化範圍很大,長的低頻內波(一般在開闊深海)可以有日周期或半日周期,波長為數十到數百千米;短的高頻內波(一般在淺海或溫躍層附近)有數分鐘和數小時的周期,波長為數十米到數千米。根據基本運動方程出發,可以推知,海洋中的內波的頻率介於下列兩個特徵頻率之間:

慣性頻率海洋中的內波
韋伊塞萊頻率海洋中的內波

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其中Ω為地球自轉的角速度,φ為緯度,g為重力加速度,ρ為海水密度,z為垂直坐標。實測資料表明,海洋中的內波是一種隨機的寬頻帶的波動過程,因此適宜用功率譜來描述。目前根據大量觀測資料已經能給出一些可用的內波譜表示。
  海洋中的內波不僅對海洋中的混合過程有重要影響,對海洋中的聲波傳播過程也具有不可忽視的作用。由於內波的擾動,將使得海洋中的聲速分佈結構產生時間、空間的起伏變化,因而產生聲場的起伏。內波場的一個重要特點是非各向同性,內波擾動的水平尺度遠大於垂直尺度,因此需要發展一種不同於過去處理各向同性隨機媒質中波傳播的新理論方法。研究內波與聲波起伏的相互關係的問題已日益受到水聲學家和海洋學家的重視。這有兩方面的原因,一方面從水聲信號處理的角度而言,需要弄清內波引起聲信號起伏的統計規律,以便建立可靠的合理的信號處理體制,另一方面有可能根據聲信號起伏規律中所蘊含的關於內波運動本身的信息量加以提取,從而形成為一種對海洋內波的聲學監測手段。
  見水聲學。

 

海洋中的內波 -配圖

 

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