在開闊水域生成的波浪可在冰下繼續傳播并向冰區内部穿透一定的距離,在這一過程過,浪-冰間将進行複雜的相互作用,引起波浪及海冰(湖冰)的物理特征的重要變化。波浪傳至冰區後将影響冰的成長進而改變冰的形态及結構,當波浪足夠強時,還可引發冰的破碎,促進冰融化。冰可通過能量傳遞及耗散起到抑制波浪的作用,此外,冰還可對波浪産生散射及折射作用。浪-流-冰-氣中任一要素的變化都會産生牽一發而動全身的效果,研究浪-冰間相互作用有助于加深對整個海洋-地球-生物-化學過程以及氣候變化的認識。
我院物理海洋團隊成員白鵬于NOAA Great Lakes Environmental Research Laboratory(大湖環境研究實驗室)交流期間在導師Jia Wang的指導下基于FVCOM模式開發了浪-冰雙向耦合模塊并應用于五大湖。該工作表明,在2014多冰年,除安大略湖及密歇根湖中部等湖冰較少區域外,湖内風浪運動近乎完全被湖冰所抑制。與2011年實測冰下波浪數據的對比表明模型可合理的再現高冰環境下的波浪運動狀态。波浪對湖冰的破碎作用主要于“浪池”的邊緣附近起效,因“冰消-浪長”正反饋機制,“浪池”的邊緣區域波浪強度對應有所提升。
上述工作中有關冰對波浪抑制作用的部分發表于SCI三區期刊《Ocean Dynamics》,我院物理海洋團隊成員白鵬為第一作者(兼通訊作者)。
作者言:浪-冰耦合是一個充滿新挑戰的課題,因作者水平有限,熱切期待讀者能夠斧正上述工作中存在的不當甚至錯誤之處,敬請緻信baip@gdou.edu.cn。

圖1.數值實驗EXP8、EXP9模拟所得2011年2月份有效波高與AWAC實測有效波高在4a站(a),5a站(c),及6a站(e)處對比情況。數值實驗EXP9模拟所得湖冰密集度與NIC湖冰産品在4a站(b),5a站(d),及6a站(f)處對比情況。
論文鍊接:
Bai P.*, Wang, J., Chu, P.et al.2020.Modeling the ice-attenuated waves in the Great Lakes.Ocean Dynamics,70,991–1003. DOI:https://doi.org/10.1007/s10236-020-01379-z