На этой неделе в журнале Physics of Fluids от AIP Publishing исследователи из Института океанографии Южно-Китайского моря сообщают, как определить, в каком направлении пойдут внутренние волны. Предлагаемая теория объединяет несколько ранее понятых объяснений распространения волн.Без этих внутренних волн глубинная циркуляция океана прекратилась бы, и океаны расслоились бы на теплые воды, расположенные поверх постоянно холодных глубинных вод. Поскольку приливы ежедневно перемещают воду вперед и назад по дну океана, создается множество волн, которые простираются вертикально от дна океана до поверхности моря.
Повторяющееся движение этих приливных колебаний заставляет вертикальные волны накладываться или накапливаться, пока не образуется так называемый «волновой пучок». Эта составная волна переносит воду из глубин океана на поверхность и ведет себя как луч света — отсюда и ее название.Холмы, хребты и долины на дне океана играют ключевую роль в генерации волновых лучей.
Граница континентального шельфа, представляющая собой острый край или разрыв на склоне, также важна в этом процессе. Ключевой параметр включает в себя два угла, один из которых представляет собой угол между дном океана и горизонтом, а другой — сам волновой луч.Если угол наклона дна океана меньше угла волнового пучка, ситуация является «докритической». «Закритическая» ситуация возникает, когда топографический уклон превышает угол волнового пучка. «Критическая» ситуация возникает, когда два угла совпадают.
В работе, опубликованной в Physics of Fluids, исследуется генерация внутренних волн во всех трех случаях и объясняется, как волновые лучи направляют сами себя. На прилагаемом рисунке показаны типичные результаты опубликованных расчетов.Существование волновых лучей поперек рельефа дна океана было спорным, и недавние объяснения этого неадекватны.
Настоящее исследование было проведено для уточнения литературы.Исследователи получили несколько неожиданный результат для балки, лежащей на критическом склоне.
Точка происхождения волновых лучей (пурпурная точка на панели (b) рисунка) находится рядом, но все же на некотором расстоянии от резкого обрыва континентального шельфа. Теоретически внутренние волны должны генерироваться по всему спуску, поэтому непонятно, почему лучи должны исходить из этого загадочного места.
Дальнейшие исследования будут сосредоточены на определении того, почему возникает эта особенность и что она означает для моделирования этого важного глобального явления.