海洋内波的非随机特性

发布网友发布时间：2024-04-17 14:19

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热心网友时间：2024-04-17 20:36

内波的频率和波数必须满足一定的关系，即弥散关系。波数为一向量，其方向与相速度一致，量值等于沿此方向 2π间隔内所含的波的数目。由内波引起的质点运动的水平速度、垂向速度和垂向位移之间，也存在一定的关系。密度的垂向分布对内波的特性有很大的影响。最简单的内波为界面波，它沿界面传播，群速与相速方向一致。最大振幅出现在界面处。在不同深度的内波的振幅，随该处至界面的距离的增大而按指数律减小。界面上质点运动的水平速度和界面下者方向相反。在紧贴界面上下的质点,当其处于波峰或波谷时,有最大的水平速度。此处质点的水平速度随深度的变化极快，即存在很强的速度剪切。界面处的质点恰好通过界面平衡位置时，具有最大的垂向速度，峰前向上，峰后向下。这样，在浅跃层处的界面波可能在表面形成相间的辐聚带和辐散带，在海面呈现明暗清晰的条带图案。
密度连续层结的流体中的内波，比界面波复杂得多。水质点的运动速度与波的相速度垂直，传输波能的群速与相速垂直。频率不同的内波，不但相速度的大小不同，而且方向各异。近似于惯性频率的内波，相速的方向近于铅直，质点运动轨迹近于水平圆周，群速的方向也近于水平。随着频率的增大，相速与水平之交角变小，质点运动轨迹的椭度增大；群速与轨迹椭圆的长轴方向一致,与水平方向的交角增大。接近稳定性频率的内波,相速近于水平,群速近于铅直,质点近于铅直往复运动。由于群速与相速垂直，出现了费解的现象：波形向斜上方传播时，波能向斜下方输送；反之亦然。
内波在稳定性频率 (N)变化的介质中传播时会发生折射。在表面和底面或在内波频率ω=N的深度（转折深度）处会发生反射。内波在运动介质中传播时，会发生多普勒效应，从而改变其传播速度。在介质运动速度等于相速（临界层）处，内波可能消失。
由于表面与底面（或转折深度处）的反射，可能在铅直方向形成驻波。这种驻波有几个波腹，就称此内波处于第几模态，模态越高，运动就越复杂。