内波吸引子的数值模拟

摘要：

密度稳定层结的流体中产生的内波沿着由内波固有频率、流体浮力频率等因素所确定的特征线(或内波射线)传播.边界上的反射不改变内波的频率,从而也不改变反射后的内波特征线与重力方向所成的夹角.侧边界倾斜的封闭容器内,内波能量沿特征线传播的过程中经侧壁、表面和底面的反射可能会集中在一个封闭的轨道上,形成内波吸引子.该现象已经得到水槽试验、线性理论和数值试验的验证.本文利用非线性非静压的环流模式MITgcm,模拟了二维封闭区域中(1,1)-吸引子和(2,1)-吸引子的形成过程,并讨论初值条件对它们的影响.稳定的(1,1)-吸引子其极限环两侧流速出现很强的剪切流.当减小地形的坡度时,由于线性因素的增加,吸引子的结构不变,但吸引子厚度在相空间中的收缩速度加快.对于(2,1)-吸引子,由于轨道所成的两个环中间的节点耗散了部分能量,吸引子的收敛速度较慢.节点处,流体速度始终为0,但存在强烈混合,流体浮力频率呈现振幅较大的周期变化.

关键词：内波吸引子、MITgcm、非静压、内波特征线、均匀层结

所属期刊栏目：32

分类号：P731.27(海洋基础科学)

资助基金：国家高技术研究发展计划8632008AA09A402;自然科学基金重点项目40730842;国家海洋局第一海洋研究所基本科研业务经费GY02-2009G08;中国科学院海洋环流与波动重点实验室开放基金项目KLOAW0905

在线出版日期：2011-05-16（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：25-34