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总结进展理论实验论文阅读Bulletin of the American Meteorological Society美国气象学会公报Journal of Applied Meteorology and Climatology应用气象学与气候学杂志VIPJournal of Atmospheric and Oceanic Technology大气与海洋技术杂志Journal of the Atmospheric Sciences大气科学杂志Journal of Climate气候杂志VIPJournal of Physical Oceanography物理海洋学杂志2025 Multiscale Mixing Variability on the Inner Shelf 内陆架的多尺度混合变异性内波驱动的能量、动量和示踪物在近岸区域的传输参数化。群聚的内部波可诱导底边界层的耗散速率大幅增强。2024 AUV Observations of Langmuir Turbulence in a Stratified Shelf Sea AUV观测分层陆架海中朗缪尔湍流REMUS 600 AUV南加州海岸大尺度相干的波驱动涡旋符合朗米尔湍流LT现象主导了边界层内湍流消散结构。AD2CP速度剖面的条件平均计算conditional averaging用气泡云升高反散射强度显示LT涡旋对具有高能的下渗带两侧为更宽且较弱的上升流区其垂直速度大小与之前的数值研究相似。LT可能通过重新分配破浪湍流主导提升海洋表层边界层OSBL的耗散率。2024 Structures of Lateral Flow and Turbulence in a Breaking Tidal Bore Rushing through a Curved Channel of the Qiantang Estuary河口弯曲水道中破潮流中横向流动和湍流结构忽略不看了2023 Observations of River Plume Mixing in the Surf Zone 冲浪区河流羽流混合观测drifters 和moorings盐度观测研究mixing and stratification in a surf-zone-trapped river plume。 准拉格朗日参考系中盐度变化率d S / d t dS/dtdS/dt来量化混合。冲浪区羽流混合会因分层变化(河流淡水通量的潮汐变化导致)而改变。2022 Bubble-Turbulence Dynamics and Dissipation Beneath Laboratory Breaking Waves气泡-湍流动力学及实验室破浪下的耗散气泡通过破浪直接将海面结构与海面湍流消散速率联系起来。对气泡动力学进行充分参数化尤其是在强风中需要同时测量表层波和破碎引起的湍流;在实地收集此类数据是危险的且迄今为止实验室研究中基本缺乏此类数据。因此我们呈现一系列实验室风波罐实验的数据旨在观察飓风条件下自然海水中气泡大小分布并将其与地表波统计和地下湍流联系起来。使用阴影图成像仪在三种不同水温条件下观测气泡。利用这些受控条件研究稳定性、表面张力和水温对气泡分布的影响。湍流动能耗散率通过强健的惯性-子区间识别算法从地下ADCP数据中确定并通过波浪依赖尺度与风输入相关。气泡分布从狭窄转向宽带并随着风力输入和波浪陡度增加而向更小半径转变。TKE耗散率和剪切力→随着波浪陡峭度增加→飓风风浪的风切推动更小尺寸气泡形成。2022 The Redistribution of Air–Sea Momentum and Turbulent Kinetic Energy Fluxes by Ocean Surface Gravity Waves SGW对海气动量和湍流动能通量的再分配波浪对全球风应力和湍动能通量的重新分布。摩擦速度的方法高估低估了热带中高纬度破碎引起的TKE通量。暂忽略不看2021 Intense Interactions between Ocean Waves and Currents Observed in the Lofoten Maelstrom洛弗敦漩涡中观察到的海浪与洋流之间的强烈相互作用洛弗敦漩涡,最强的洋流之一估计可达3~5m/s.当波浪进入莫斯肯尼斯海峡时强流导致海浪波涛汹涌使该地区极难航行。首次部署原位海浪和海流仪器我们确认了之前对洋流强度的估计与破浪密切相关。通过考虑动态能量平衡方程中波动在可变电流上的特定强迫项水平海流梯度可能解释涨潮时强流中波浪破碎增强的现象。2020 Evolution of the Velocity Structure in the Diurnal Warm Layer日暖层速度结构的演变日间暖层引起的近地表剪切2020 Measurements of Enhanced Near-Surface Turbulence under Windrows迎风面下增强近海表湍流的测量2018年浅水湾ADCP对波浪、风、湍流以及风流的几何形状和环流进行了观测。VIP 附录的波束速度二阶表达Scannell, B. D., T. P. Rippeth, J. H. Simpson, J. A. Polton, and J. E. Hopkins, 2017: Correcting surface wave bias in structure function estimates of turbulent kinetic energy dissipation rate. J. Atmos. Oceanic Technol., 34, 2257–2273, https://doi.org/10.1175/JTECH-D-17-0059.1.2018 Wind-Wave Effects on Estuarine Turbulence: A Comparison of Observations and Second-Moment Closure Predictions风浪对河口湍流的影响观测值与二阶矩闭合预测的比较ADV直接测量湍流通量和平均速度。向下看ADV间隔约2米平均水面以下约1.7米处开始。2017 Turbulent Large-Eddy Momentum Flux Divergence during High-Wind Events大涡动量通量**发散**在高风事件中风速7-22m/s,波高5–9米湍流朗缪尔数约为0.2–0.4。表面浮力强迫远弱于风应力强迫。谱分析湍流动量通量的主要部分集中在10至30分钟的时间尺度上。湍流剪切应力的散度在风事件初期加速了流动压力梯度力变得重要。2016 Wave-Breaking Turbulence in the Ocean Surface Layer海洋表层破波湍流强湍流渗透到至少有效波高一半的深度。这是因为单个破碎机的湍流持续时间比波浪的主导周期长因此强烈的表面湍流随着波浪轨道运动从波峰带到波谷。2016 Turbulent Diffusivity under High Winds from Acoustic Measurements of Bubbles 气泡声学测量→大风湍流扩散率破碎表面波产生多层气泡云因为空气泡在湍流运动的作用下被带入上层海洋。结合表面风波浪气泡声后向散射海流水文测量研究气泡云层湍流扩散率。这些测量是在2012年12月下旬在皮划艇岛附近阿拉斯加湾陆架的60-90米水深处进行的大风和巨浪声后向散射的垂直剖面从波面呈指数衰减e折叠深度约为0.6至6米气泡穿透深度约为3至30米。e折叠深度和气泡深度都与表面风和波浪条件高度相关。由扩散系数估计的湍流动能的剪切产生与壁边界层理论预测的耗散率在数量级上相似。2016 The Saturation of Fluid Turbulence in Breaking Laboratory Waves and Implications for Whitecaps实验室波浪破碎过程中流体湍流的饱和及其对白帽的影响实验室波浪中耗散能量的测量结果破碎波峰耗散能量受到限制波峰内的平均湍流强度在0.5-1.2 W/kg左右达到饱和而破碎波峰的体积随着波浪能量的损失而变化。这些结果与Hinze尺度的实验室和现场观测结果一致Hinze尺度?是破碎峰内夹带的最大气泡的半径在湍流破碎下保持稳定。0.7-1.7毫米2014 Turbulence Process Domination under the Combined Forcings of Wind Stress, the Langmuir Vortex Force, and Surface Cooling风应力、朗缪尔涡力和表面冷却共同作用下的湍流过程控制VIP 用VADCP两种湍流原型的性质一种代表全深朗缪尔环流另一种代表满深对流。结果表明这些原型位于平面的不同区域其中和分别是朗缪尔数和瑞利数它们是根据表面应力速度和朗缪尔环流增长的时间尺度特征按比例得出的其中和是平均速度和斯托克斯速度。两个过程都不占主导地位的情况存在于两个最终成员之间相对主导地位取决于与其中一个的接近程度。以直接应力强迫为主的病例因其缺失而引人注目。在朗缪尔支配的情况下表面斯托克斯速度与成线性关系因此无法区分缩放深度平均垂直速度方差与任何其他涉及和的缩放。引入第三个无量纲参数用于评估深度受限系统中底部边界层湍流的重要性。考虑了结果对开阔海洋表面边界层的时间依赖性和适用性问题。2012 Observations of the Surf-Zone Turbulent Dissipation Rate冲浪区湍流消散率的观测研究了表面破碎波边界层SBL和底部速度剪切边界层(BBL)过程对冲浪区湍流的贡献。BBL与SBL的比值ϵ具有复杂的依赖关系但对于冲浪区的较深部分和更倾斜的入射波来说更大。2009 Observations of Turbulence in the Ocean Surface Boundary Layer: Energetics and Transport海洋表面边界层湍流观测能量学和输运海洋表面边界层湍流动能TKE输运很重要。一个包含生产、耗散和输运参数化的简单分析模型再现了TKE垂直剖面的关键特征包括海表附近的增强。热力学有效湍流扩散系数大于刚性边界层中的预期值。该扩散系数由一个模型很好地预测该模型包含剪切生产、浮力强迫和TKE输运的影响被认为与波浪破碎有关。2008 On the Vertical Structure of Wind-Driven Sea Currents风驱动海流的垂直结构半经验模型描述了波浪破碎对风力驱动的表面流和表层下湍流的影响。该模型阐述了将波浪破碎包括微尺度破碎的动量和能量直接注入水体的想法。2008 Vorticity and Divergence of Surface Velocities Near Shore近岸表层速度的涡度和散度表面波和边波一种被困在岸边的表面波由于传播速度快通常可以与其他形式的运动分开。然而其他运动如内波、剪切波、密度流和孤立涡对可以以相当的速度移动。动态元素的工具是将表面二维流分解为两部分一部分是非发散的另一部分是无旋的分别是螺线管流和势流。开发并应用了一种有效的分离算法自洽结构的存在尚未得到证实。2006 作者J.A.Smith同上2008 Vorticity and DivergenceObserved Variability of Ocean Wave Stokes Drift, and the Eulerian Response to Passing Groups海浪斯托克斯漂移的观测变化及其对经过群的欧拉响应欧拉逆流的出现完全抵消了表面斯托克斯漂移的变化。因此估计的拉格朗日表面流对波群通过没有可辨别的平均响应2005 The Effect of Wave Breaking on Surf-Zone Turbulence and Alongshore Currents: A Modeling Study波浪破碎对浪带湍流和沿岸流的影响模型研究湍流、波浪强迫与轨道波速增强之间存在竞争效应波高、强迫与耗散过程分别随这些因素协同变化而河床粗糙度则使得沿岸流的阻力系数仅微弱或强烈依赖于河床粗糙度。2004 Spray Stress Revisited重新审视喷雾压力飓风强度的风中喷雾液滴会激增。(VIP)Aeration Due to Breaking Waves. Part I: Bubble Populations 破碎波浪引起的充气。第一部分泡沫数量近海底的垂直波束声纳系统的校准图像分析了在高达12m/s10米风中破碎波浪产生的气泡群。图像中的结构被参数化体积气泡反向散射被反转以产生气泡浓度。数据是在三个声学频率下获得的通过规定一个有两个自由变量的气泡谱来进行反演留下冗余测量来测试模型的鲁棒性。通过这种方式可以获得到达海面的中值浓度。对风和主导波浪变量进行多重回归测量。气泡穿透深度约为有效波高Hs的6γ^-1倍其中γ是波龄或主导波相速度与风速的比值。测量的平均气泡半径随着深度的增加而微弱减小除非波浪平缓倾斜约为5%m-1。在0.4 m处平均半径范围为30至80μm通常约为半径的三分之二对空隙率贡献最大。气泡的总深度积分表面积及其在海面上的向上位移或“空隙位移”分别随着风速增加到7±1和8±1的幂次这取决于短而陡的风浪的优先破碎。根据外推趋势估计在风速约为15 m s-1时总气泡表面积平均等于其上方海面的表面积平均空隙位移等于平均气泡半径。(VIP)Aeration Due to Breaking Waves. Part II: Fluxes 第二部分通量最近对沿海陆架海域的气泡浓度进行了测量。这里开发了一个利用这些测量数据的简单模型用于描述风浪破裂时持续气泡云的产生以及随后云层的演变。对波浪破碎的频率、破碎停止时夹带的空气量以及气泡和云中水之间的二氧化碳转移速率进行了估算。气泡云以每单位海面面积50χ2g/λ51/2的估计速率产生其中χ是主导波斜率或有效波高Hs与能量主导波长λ的比值g是重力加速度。云生成对活跃白帽分数贡献了一个术语500χ4。夹带将气泡分布在等效半球半径2Hs的体积上。在破裂后幸存的大规模湍流不足以维持气泡——通过对抗它们的浮力——在表面张力上升时保持稳定的最大尺寸。相反对于超过半径am7×10−3ν2λ3/g1/6的气泡预测破裂停止时的气泡尺寸分布会迅速下降其中\957》是海水的运动粘度。在现场风速为10 m s−1的10 m风速下每单位面积海面夹带的空气量——气泡使海面向上位移——估计为破裂停止时的3倍。云层破裂后二氧化碳的转移是微不足道的。2004 Near-Surface Turbulence in the Presence of Breaking Waves破碎波时近表湍流使用三轴脉冲到脉冲相干声学多普勒剖面仪和声谐振器的观测揭示了风速高达14 m s-1的开阔海洋破碎波下的湍流和气泡场。基于经验模态分解的Hilbert谱分析计算出的约55%-80%的速度波数谱与惯性子范围一致。获得了自由表面下约1米处湍流动能耗散的时间序列和1赫兹的采样率。耗散率比背景耗散率大四个数量级以上的高湍流水平与波浪破碎有关。破碎波下的初始耗散水平产生了最大气泡尺寸aH≅2×10−3 m的Hinze尺度。观察到离散破碎事件引起的湍流衰减为ε├tn其中n−4.3接近各向同性湍流的理论值-17/4。在平均水线以上的顶部区域耗散随着εz├z2.3的增加而增加。波峰区域的深度积分耗散是波谷区域深度积分耗散的2倍以上。调整常见湍流模型中的表面定义以反映观测到的耗散分布可以提高建模耗散和观测耗散之间的一致性。有证据表明在空气夹带之前湍流耗散增加到背景水平以上。预破裂湍流的大小和发生与旋转波场中的波-湍流相互作用是一致的。VIP2003 Bubble Clouds and Langmuir Circulation: Observations and Models气泡云和朗缪尔环流观测和模型描述了湍流动能耗散率和近表面气泡的空隙率和尺寸分布的同时测量。在朗缪尔循环产生的气泡带中发现了相对较高的耗散率和空隙率。在条带中观察到的平均耗散率接近藻类动力学受到显著影响的速率。这些数据用于测试支撑地下气泡和相关空气-海洋气体转移模型的基本假设。使用一个简单的模型来检验朗缪尔循环对气泡垂直扩散的定性影响以及朗缪尔环流在气体传输模型中的表示。当气泡被破碎波注入到一定深度时循环在垂直气泡转移中特别有效在该深度处气泡被循环向下携带以抵抗其上升的趋势。颗粒类似气泡的涡流扩散率Kp与涡流粘度Kz的比值r的估计值取决于深度z和为Kz选择的形式。不同尺寸的非重叠或叠加朗缪尔单元的影响可能非常不同。多个尺度相似的非重叠单元Kz与深度无关可以产生类似于壁Kz定律的浓度分布。研究表明气泡分布和气体转移与气泡淹没时间有关的模型预测对Kz和朗缪尔循环单元的尺寸分布很敏感。Simulating the Wave-Enhanced Layer under Breaking Surface Waves with Two-Equation Turbulence Models 用双方程湍流模型模拟破碎表面波下的波浪增强层本文的目的是修改双方程湍流模型使其能够模拟地表附近波浪增强层中的动力学。根据Craig和Banner的建议湍流动能TKE和耗散的扩散平衡被假设为TKE的表面边界条件。结果表明该理论最初是在宏观长度尺度从表面线性增加的假设下发展起来的但对于众所周知的k-ε模型等两个方程模型来说是失败的。提出了如何修改这些模型以克服这一不足的建议。其基本思想是将Craig提出的模型问题的解析解插入耗散率方程中求解耗散率方程的湍流施密特数该数可以表示为生产/耗散比的函数。通过这种修改宏观长度尺度的线性行为被k-ε模型正确地再现。研究表明考虑二阶矩的剪切相关闭合扩展的k-ε模型可以模拟破碎波下的近地表耗散率测量。最后在北海北部典型的上层混合层场景中测试了这种新模型方法的整体性能。2000 Breaking Probability for Dominant Waves on the Sea Surface 海面主导波的破碎概率主波长3-300m和风速5-20m/s。在所有情况下破波事件都是通过视觉检测到的。研究发现将断裂概率与风速或波龄联系起来的传统方法在单个数据集中提供了合理的相关性但当将不同的数据集组合在一起时这些相关性会显著降低。受最近对波群断裂开始的计算研究结果的启发作者研究了与波群相关的非线性流体动力学过程比以前主张的空气动力学特性如风速或波龄对断裂过程更为根本的假设。此外这些计算研究表明显著波陡度是表征非线性群行为的合适参数。基于这种方法对数据的分析表明在所研究的广泛波浪条件下主导波浪破碎的概率与显著波浪陡度密切相关。特别感兴趣的是该参数的阈值低于该阈值时可以忽略不计的主导波破碎发生。一旦超过该阈值观察到断裂概率与显著波陡的近似二次依赖关系相关系数为0.78。包含表示风力和背景海流剪切的次要影响的参数仅将相关性略微提高到0.81。针对高达光谱峰值频率fp两倍的高频区间研究了主波断裂概率相关性的适用性。黑海数据用于此分析其中还测量了较短的断裂波统计数据。研究发现复合断裂频率分布的最大值逐渐从峰值陡度参数较低时的约1.6fp偏移到该参数较高时的fp。在可比的高频带中断裂概率对显著陡度的依赖性与主波相似。Meteorological Monographs气象专论Monthly Weather Review每月天气回顾https://journals.ametsoc.org/configurable/content/journals$002fphoc$002f46$002f5$002fjpo-d-15-0164.1.xml 海洋表面气泡研究#文献阅读
总结进展理论实验论文阅读Bulletin of the American Meteorological Society美国气象学会公报Journal of Applied Meteorology and Climatology应用气象学与气候学杂志VIPJournal of Atmospheric and Oceanic Technology大气与海洋技术杂志Journal of the Atmospheric Sciences大气科学杂志Journal of Climate气候杂志VIPJournal of Physical Oceanography物理海洋学杂志2025 Multiscale Mixing Variability on the Inner Shelf 内陆架的多尺度混合变异性内波驱动的能量、动量和示踪物在近岸区域的传输参数化。群聚的内部波可诱导底边界层的耗散速率大幅增强。2024 AUV Observations of Langmuir Turbulence in a Stratified Shelf Sea AUV观测分层陆架海中朗缪尔湍流REMUS 600 AUV南加州海岸大尺度相干的波驱动涡旋符合朗米尔湍流LT现象主导了边界层内湍流消散结构。AD2CP速度剖面的条件平均计算conditional averaging用气泡云升高反散射强度显示LT涡旋对具有高能的下渗带两侧为更宽且较弱的上升流区其垂直速度大小与之前的数值研究相似。LT可能通过重新分配破浪湍流主导提升海洋表层边界层OSBL的耗散率。2024 Structures of Lateral Flow and Turbulence in a Breaking Tidal Bore Rushing through a Curved Channel of the Qiantang Estuary河口弯曲水道中破潮流中横向流动和湍流结构忽略不看了2023 Observations of River Plume Mixing in the Surf Zone 冲浪区河流羽流混合观测drifters 和moorings盐度观测研究mixing and stratification in a surf-zone-trapped river plume。 准拉格朗日参考系中盐度变化率d S / d t dS/dtdS/dt来量化混合。冲浪区羽流混合会因分层变化(河流淡水通量的潮汐变化导致)而改变。2022 Bubble-Turbulence Dynamics and Dissipation Beneath Laboratory Breaking Waves气泡-湍流动力学及实验室破浪下的耗散气泡通过破浪直接将海面结构与海面湍流消散速率联系起来。对气泡动力学进行充分参数化尤其是在强风中需要同时测量表层波和破碎引起的湍流;在实地收集此类数据是危险的且迄今为止实验室研究中基本缺乏此类数据。因此我们呈现一系列实验室风波罐实验的数据旨在观察飓风条件下自然海水中气泡大小分布并将其与地表波统计和地下湍流联系起来。使用阴影图成像仪在三种不同水温条件下观测气泡。利用这些受控条件研究稳定性、表面张力和水温对气泡分布的影响。湍流动能耗散率通过强健的惯性-子区间识别算法从地下ADCP数据中确定并通过波浪依赖尺度与风输入相关。气泡分布从狭窄转向宽带并随着风力输入和波浪陡度增加而向更小半径转变。TKE耗散率和剪切力→随着波浪陡峭度增加→飓风风浪的风切推动更小尺寸气泡形成。2022 The Redistribution of Air–Sea Momentum and Turbulent Kinetic Energy Fluxes by Ocean Surface Gravity Waves SGW对海气动量和湍流动能通量的再分配波浪对全球风应力和湍动能通量的重新分布。摩擦速度的方法高估低估了热带中高纬度破碎引起的TKE通量。暂忽略不看2021 Intense Interactions between Ocean Waves and Currents Observed in the Lofoten Maelstrom洛弗敦漩涡中观察到的海浪与洋流之间的强烈相互作用洛弗敦漩涡,最强的洋流之一估计可达3~5m/s.当波浪进入莫斯肯尼斯海峡时强流导致海浪波涛汹涌使该地区极难航行。首次部署原位海浪和海流仪器我们确认了之前对洋流强度的估计与破浪密切相关。通过考虑动态能量平衡方程中波动在可变电流上的特定强迫项水平海流梯度可能解释涨潮时强流中波浪破碎增强的现象。2020 Evolution of the Velocity Structure in the Diurnal Warm Layer日暖层速度结构的演变日间暖层引起的近地表剪切2020 Measurements of Enhanced Near-Surface Turbulence under Windrows迎风面下增强近海表湍流的测量2018年浅水湾ADCP对波浪、风、湍流以及风流的几何形状和环流进行了观测。VIP 附录的波束速度二阶表达Scannell, B. D., T. P. Rippeth, J. H. Simpson, J. A. Polton, and J. E. Hopkins, 2017: Correcting surface wave bias in structure function estimates of turbulent kinetic energy dissipation rate. J. Atmos. Oceanic Technol., 34, 2257–2273, https://doi.org/10.1175/JTECH-D-17-0059.1.2018 Wind-Wave Effects on Estuarine Turbulence: A Comparison of Observations and Second-Moment Closure Predictions风浪对河口湍流的影响观测值与二阶矩闭合预测的比较ADV直接测量湍流通量和平均速度。向下看ADV间隔约2米平均水面以下约1.7米处开始。2017 Turbulent Large-Eddy Momentum Flux Divergence during High-Wind Events大涡动量通量**发散**在高风事件中风速7-22m/s,波高5–9米湍流朗缪尔数约为0.2–0.4。表面浮力强迫远弱于风应力强迫。谱分析湍流动量通量的主要部分集中在10至30分钟的时间尺度上。湍流剪切应力的散度在风事件初期加速了流动压力梯度力变得重要。2016 Wave-Breaking Turbulence in the Ocean Surface Layer海洋表层破波湍流强湍流渗透到至少有效波高一半的深度。这是因为单个破碎机的湍流持续时间比波浪的主导周期长因此强烈的表面湍流随着波浪轨道运动从波峰带到波谷。2016 Turbulent Diffusivity under High Winds from Acoustic Measurements of Bubbles 气泡声学测量→大风湍流扩散率破碎表面波产生多层气泡云因为空气泡在湍流运动的作用下被带入上层海洋。结合表面风波浪气泡声后向散射海流水文测量研究气泡云层湍流扩散率。这些测量是在2012年12月下旬在皮划艇岛附近阿拉斯加湾陆架的60-90米水深处进行的大风和巨浪声后向散射的垂直剖面从波面呈指数衰减e折叠深度约为0.6至6米气泡穿透深度约为3至30米。e折叠深度和气泡深度都与表面风和波浪条件高度相关。由扩散系数估计的湍流动能的剪切产生与壁边界层理论预测的耗散率在数量级上相似。2016 The Saturation of Fluid Turbulence in Breaking Laboratory Waves and Implications for Whitecaps实验室波浪破碎过程中流体湍流的饱和及其对白帽的影响实验室波浪中耗散能量的测量结果破碎波峰耗散能量受到限制波峰内的平均湍流强度在0.5-1.2 W/kg左右达到饱和而破碎波峰的体积随着波浪能量的损失而变化。这些结果与Hinze尺度的实验室和现场观测结果一致Hinze尺度?是破碎峰内夹带的最大气泡的半径在湍流破碎下保持稳定。0.7-1.7毫米2014 Turbulence Process Domination under the Combined Forcings of Wind Stress, the Langmuir Vortex Force, and Surface Cooling风应力、朗缪尔涡力和表面冷却共同作用下的湍流过程控制VIP 用VADCP两种湍流原型的性质一种代表全深朗缪尔环流另一种代表满深对流。结果表明这些原型位于平面的不同区域其中和分别是朗缪尔数和瑞利数它们是根据表面应力速度和朗缪尔环流增长的时间尺度特征按比例得出的其中和是平均速度和斯托克斯速度。两个过程都不占主导地位的情况存在于两个最终成员之间相对主导地位取决于与其中一个的接近程度。以直接应力强迫为主的病例因其缺失而引人注目。在朗缪尔支配的情况下表面斯托克斯速度与成线性关系因此无法区分缩放深度平均垂直速度方差与任何其他涉及和的缩放。引入第三个无量纲参数用于评估深度受限系统中底部边界层湍流的重要性。考虑了结果对开阔海洋表面边界层的时间依赖性和适用性问题。2012 Observations of the Surf-Zone Turbulent Dissipation Rate冲浪区湍流消散率的观测研究了表面破碎波边界层SBL和底部速度剪切边界层(BBL)过程对冲浪区湍流的贡献。BBL与SBL的比值ϵ具有复杂的依赖关系但对于冲浪区的较深部分和更倾斜的入射波来说更大。2009 Observations of Turbulence in the Ocean Surface Boundary Layer: Energetics and Transport海洋表面边界层湍流观测能量学和输运海洋表面边界层湍流动能TKE输运很重要。一个包含生产、耗散和输运参数化的简单分析模型再现了TKE垂直剖面的关键特征包括海表附近的增强。热力学有效湍流扩散系数大于刚性边界层中的预期值。该扩散系数由一个模型很好地预测该模型包含剪切生产、浮力强迫和TKE输运的影响被认为与波浪破碎有关。2008 On the Vertical Structure of Wind-Driven Sea Currents风驱动海流的垂直结构半经验模型描述了波浪破碎对风力驱动的表面流和表层下湍流的影响。该模型阐述了将波浪破碎包括微尺度破碎的动量和能量直接注入水体的想法。2008 Vorticity and Divergence of Surface Velocities Near Shore近岸表层速度的涡度和散度表面波和边波一种被困在岸边的表面波由于传播速度快通常可以与其他形式的运动分开。然而其他运动如内波、剪切波、密度流和孤立涡对可以以相当的速度移动。动态元素的工具是将表面二维流分解为两部分一部分是非发散的另一部分是无旋的分别是螺线管流和势流。开发并应用了一种有效的分离算法自洽结构的存在尚未得到证实。2006 作者J.A.Smith同上2008 Vorticity and DivergenceObserved Variability of Ocean Wave Stokes Drift, and the Eulerian Response to Passing Groups海浪斯托克斯漂移的观测变化及其对经过群的欧拉响应欧拉逆流的出现完全抵消了表面斯托克斯漂移的变化。因此估计的拉格朗日表面流对波群通过没有可辨别的平均响应2005 The Effect of Wave Breaking on Surf-Zone Turbulence and Alongshore Currents: A Modeling Study波浪破碎对浪带湍流和沿岸流的影响模型研究湍流、波浪强迫与轨道波速增强之间存在竞争效应波高、强迫与耗散过程分别随这些因素协同变化而河床粗糙度则使得沿岸流的阻力系数仅微弱或强烈依赖于河床粗糙度。2004 Spray Stress Revisited重新审视喷雾压力飓风强度的风中喷雾液滴会激增。(VIP)Aeration Due to Breaking Waves. Part I: Bubble Populations 破碎波浪引起的充气。第一部分泡沫数量近海底的垂直波束声纳系统的校准图像分析了在高达12m/s10米风中破碎波浪产生的气泡群。图像中的结构被参数化体积气泡反向散射被反转以产生气泡浓度。数据是在三个声学频率下获得的通过规定一个有两个自由变量的气泡谱来进行反演留下冗余测量来测试模型的鲁棒性。通过这种方式可以获得到达海面的中值浓度。对风和主导波浪变量进行多重回归测量。气泡穿透深度约为有效波高Hs的6γ^-1倍其中γ是波龄或主导波相速度与风速的比值。测量的平均气泡半径随着深度的增加而微弱减小除非波浪平缓倾斜约为5%m-1。在0.4 m处平均半径范围为30至80μm通常约为半径的三分之二对空隙率贡献最大。气泡的总深度积分表面积及其在海面上的向上位移或“空隙位移”分别随着风速增加到7±1和8±1的幂次这取决于短而陡的风浪的优先破碎。根据外推趋势估计在风速约为15 m s-1时总气泡表面积平均等于其上方海面的表面积平均空隙位移等于平均气泡半径。(VIP)Aeration Due to Breaking Waves. Part II: Fluxes 第二部分通量最近对沿海陆架海域的气泡浓度进行了测量。这里开发了一个利用这些测量数据的简单模型用于描述风浪破裂时持续气泡云的产生以及随后云层的演变。对波浪破碎的频率、破碎停止时夹带的空气量以及气泡和云中水之间的二氧化碳转移速率进行了估算。气泡云以每单位海面面积50χ2g/λ51/2的估计速率产生其中χ是主导波斜率或有效波高Hs与能量主导波长λ的比值g是重力加速度。云生成对活跃白帽分数贡献了一个术语500χ4。夹带将气泡分布在等效半球半径2Hs的体积上。在破裂后幸存的大规模湍流不足以维持气泡——通过对抗它们的浮力——在表面张力上升时保持稳定的最大尺寸。相反对于超过半径am7×10−3ν2λ3/g1/6的气泡预测破裂停止时的气泡尺寸分布会迅速下降其中\957》是海水的运动粘度。在现场风速为10 m s−1的10 m风速下每单位面积海面夹带的空气量——气泡使海面向上位移——估计为破裂停止时的3倍。云层破裂后二氧化碳的转移是微不足道的。2004 Near-Surface Turbulence in the Presence of Breaking Waves破碎波时近表湍流使用三轴脉冲到脉冲相干声学多普勒剖面仪和声谐振器的观测揭示了风速高达14 m s-1的开阔海洋破碎波下的湍流和气泡场。基于经验模态分解的Hilbert谱分析计算出的约55%-80%的速度波数谱与惯性子范围一致。获得了自由表面下约1米处湍流动能耗散的时间序列和1赫兹的采样率。耗散率比背景耗散率大四个数量级以上的高湍流水平与波浪破碎有关。破碎波下的初始耗散水平产生了最大气泡尺寸aH≅2×10−3 m的Hinze尺度。观察到离散破碎事件引起的湍流衰减为ε├tn其中n−4.3接近各向同性湍流的理论值-17/4。在平均水线以上的顶部区域耗散随着εz├z2.3的增加而增加。波峰区域的深度积分耗散是波谷区域深度积分耗散的2倍以上。调整常见湍流模型中的表面定义以反映观测到的耗散分布可以提高建模耗散和观测耗散之间的一致性。有证据表明在空气夹带之前湍流耗散增加到背景水平以上。预破裂湍流的大小和发生与旋转波场中的波-湍流相互作用是一致的。VIP2003 Bubble Clouds and Langmuir Circulation: Observations and Models气泡云和朗缪尔环流观测和模型描述了湍流动能耗散率和近表面气泡的空隙率和尺寸分布的同时测量。在朗缪尔循环产生的气泡带中发现了相对较高的耗散率和空隙率。在条带中观察到的平均耗散率接近藻类动力学受到显著影响的速率。这些数据用于测试支撑地下气泡和相关空气-海洋气体转移模型的基本假设。使用一个简单的模型来检验朗缪尔循环对气泡垂直扩散的定性影响以及朗缪尔环流在气体传输模型中的表示。当气泡被破碎波注入到一定深度时循环在垂直气泡转移中特别有效在该深度处气泡被循环向下携带以抵抗其上升的趋势。颗粒类似气泡的涡流扩散率Kp与涡流粘度Kz的比值r的估计值取决于深度z和为Kz选择的形式。不同尺寸的非重叠或叠加朗缪尔单元的影响可能非常不同。多个尺度相似的非重叠单元Kz与深度无关可以产生类似于壁Kz定律的浓度分布。研究表明气泡分布和气体转移与气泡淹没时间有关的模型预测对Kz和朗缪尔循环单元的尺寸分布很敏感。Simulating the Wave-Enhanced Layer under Breaking Surface Waves with Two-Equation Turbulence Models 用双方程湍流模型模拟破碎表面波下的波浪增强层本文的目的是修改双方程湍流模型使其能够模拟地表附近波浪增强层中的动力学。根据Craig和Banner的建议湍流动能TKE和耗散的扩散平衡被假设为TKE的表面边界条件。结果表明该理论最初是在宏观长度尺度从表面线性增加的假设下发展起来的但对于众所周知的k-ε模型等两个方程模型来说是失败的。提出了如何修改这些模型以克服这一不足的建议。其基本思想是将Craig提出的模型问题的解析解插入耗散率方程中求解耗散率方程的湍流施密特数该数可以表示为生产/耗散比的函数。通过这种修改宏观长度尺度的线性行为被k-ε模型正确地再现。研究表明考虑二阶矩的剪切相关闭合扩展的k-ε模型可以模拟破碎波下的近地表耗散率测量。最后在北海北部典型的上层混合层场景中测试了这种新模型方法的整体性能。2000 Breaking Probability for Dominant Waves on the Sea Surface 海面主导波的破碎概率主波长3-300m和风速5-20m/s。在所有情况下破波事件都是通过视觉检测到的。研究发现将断裂概率与风速或波龄联系起来的传统方法在单个数据集中提供了合理的相关性但当将不同的数据集组合在一起时这些相关性会显著降低。受最近对波群断裂开始的计算研究结果的启发作者研究了与波群相关的非线性流体动力学过程比以前主张的空气动力学特性如风速或波龄对断裂过程更为根本的假设。此外这些计算研究表明显著波陡度是表征非线性群行为的合适参数。基于这种方法对数据的分析表明在所研究的广泛波浪条件下主导波浪破碎的概率与显著波浪陡度密切相关。特别感兴趣的是该参数的阈值低于该阈值时可以忽略不计的主导波破碎发生。一旦超过该阈值观察到断裂概率与显著波陡的近似二次依赖关系相关系数为0.78。包含表示风力和背景海流剪切的次要影响的参数仅将相关性略微提高到0.81。针对高达光谱峰值频率fp两倍的高频区间研究了主波断裂概率相关性的适用性。黑海数据用于此分析其中还测量了较短的断裂波统计数据。研究发现复合断裂频率分布的最大值逐渐从峰值陡度参数较低时的约1.6fp偏移到该参数较高时的fp。在可比的高频带中断裂概率对显著陡度的依赖性与主波相似。Meteorological Monographs气象专论Monthly Weather Review每月天气回顾https://journals.ametsoc.org/configurable/content/journals$002fphoc$002f46$002f5$002fjpo-d-15-0164.1.xml