我来说个很简单的,惯性流(惯性振动)。5 J0 ]- |" ]8 [; k
日常生活中,我们看到的流都是朝着某一个方向一直流淌的。但实际上,海洋中的海流并不是直直地往某一个方向流的,而是绕着圈子朝着一个方向流的。这主要是因为,海流受到了地球自转影响。 (a) 南北半球的惯性流示意图 (b) 北纬45°时南风造成的惯性流速端曲线 来源: Ekman (1905). (c) 准惯性流的观测结果.来源: From d'Asaro et al. (1995) (注:整图来自Talley et al. 2011) 通过上图c,可以看到浮标顺着海流漂动,但是移动并非一般的曲线,而是绕着圈向某一方向漂动。这就是惯性流,海洋中最基本的流动方式。 同样的,理论推导也很简单。用非常简单的动量方程就可以推导出来。 假设我们观测的海流只受到地球自转产生的科氏力影响,并且忽视一切非线性项和较小项。海流的在x,y方向上的速度变化率可由: 得到。 这个方程组的解就是: 说白了,就是一个圆周运动。 一旦有任何其他外力,比如风。那么海流的运动就会从标准的圆周,变成图c所示的那样。 与此同时,我们也可以知道,如果在一个惯性周期内做平均,那么这样的惯性振动就会相互抵消,看上去海水就保持不动了。 另外,只要是运动,都会受到地球自转影响,只是明显不明显罢了。 台风的运动轨迹其实也可以看到惯性振动。目前,大家可以看到的台风路径是每隔一段时间发布的观测、预测的台风中心位置连成一条线而成。这样的间隔通常是3小时或者6小时,这样的频率下很难看出惯性振动的样子。如果用高频率的数据,就能看到了。 参考文献: Talley et al. 2011. Dynamical Processes for Descriptive Ocean Circulation (Expanded Version). In Descriptive Physical Oceanography An Introduction Sixth Edition. Academic Press. |