物理海洋学8章.pdf

Physical OceanographyPhysical Oceanography Physical OceanographyPhysical Oceanography （物理海洋学（物理海洋学）） （（物理海洋学物理海洋学）） 第八章第八章 第八章第八章 Instructed by LÜ Huaqing （吕华庆） Marine Science School of Zhejiang Ocean Uni. Feb.,2012 第八章第八章 赤道波动赤道波动 第八章第八章 赤道波动赤道波动 波导： 1、急剧的热带温跃层为多种大尺度海洋波动提供 了波导。 2、在赤道上科氏参数为零，使赤道成为一种自然 波导。 赤道波动： 1、向东传播的开尔文波； 2、向西传播的罗斯贝波。 这两种赤道波动可从温跃层的升降扰动观测到。卫 星可以跟踪两种赤道波的传播情况。 赤道波动猜想赤道波动猜想：： 赤道波动猜想赤道波动猜想：： 从浅水方程导出的波动，即向东传播的开尔文波和向 西传播的罗斯贝波，未能得到证实，从而成为一种数学猜 想。 直到20世纪60年代，人们才观测到开尔文波的存 在。到了20世纪80年代，人们发现这种与风应力直接有 关的热带海洋的响应 （即波动）是厄尔尼诺和南方涛动 （ENSO）过程中的主要因素。 §§8.1 开尔文波开尔文波 §§ 开尔文波开尔文波 开尔文波是发生在大气或海洋中的，迎向地形边界 （例 如海岸线）平衡科氏力的波动现象。 开尔文波的一个特征是非弥散性，也就是说，波峰的相 速度与波能的速度在所有频率时均相等。它在沿岸方向始终 保持它的形状。 上凸或下陷的开尔文波示意图 （在北半球，两种开尔文波均是右界 波，但伴随的地转流方向不同 。Benoit Cushman-Roisin ,Jean-Marie Beckers ，2010 。） 赤道开尔文波赤道开尔文波 赤道开尔文波赤道开尔文波 赤道开尔文波是开尔文波的一个特例。在赤道上似乎 没有边界存在，但南、北半球的开尔文波互为镜像，所以 赤道实质上就是一种边界。这种波动永远由西往东传播， 并只存在于赤道附近。 与海洋类似，在大气中也存在赤道开尔文波。两者在 厄尔尼诺-南方涛动中扮演重要角色，他们把太平洋西部的 变动输运到东部。 §§8.2 开尔文波的数学表达式开尔文波的数学表达式 §§ 开尔文波的数学表达式开尔文波的数学表达式 开尔文波存在于中、大尺度的运动中，所以奈维-斯 托克斯方程中的对流项和摩擦项可以忽略，于是方程简 化为： ∂u ∂ζ ∂t −fv =−g ∂x   (8.1) ∂v+fu =−g ∂ζ ∂t ∂y  连续方程演化为： ∂ζ + ∂ ζ +h U + ∂ ζ +h V = 0 (11) ( )  ( )     