浪流相互作用可對近岸和淺水陸架海區的水動力過程起顯著的調制作用,開展南海西北部淺水海域的浪流相互作用研究有助于加深入們對當地水動力環境的認知,護航沿海一帶社會民生安全與藍色經濟健康持續發展。
我院物理海洋團隊基于浮标資料、衛星遙感資料、海流計資料等實測數據展開統計分析,并利用COAWST(the Coupled Ocean-Atmosphere-Wave-Sediment Transportmodeling system)耦合數值模式設計一系列數值診斷實驗,嘗試初步的理解浪流相互作用在研究海區内扮演的動力角色。
在北部灣内,研究發現海南島西側近岸處的強潮流可對波浪産生有效的折射,從而使當地成為流場影響有效波高分布的顯著區。波浪增強的底摩擦應力可削弱夏季灣内氣旋式環流的近岸部分,一方面導緻自海灣南部輸運至北部冷水團區的冷水供應量減少,誘發冷水團區的水體增溫;另一方面減弱的背景環流也導緻灣頂處沖淡水向下遊的輸運被抑制,更多的淡水被困于河口附近,從而導緻近場處(near field)鹽度降低而遠場處(far field)鹽度升高。該成果發表于SCI二區期刊《Acta Oceanologica Sinica》,我院實驗教學中心楊婧靈老師為第一作者,物理海洋團隊成員白鵬為通訊作者。
在瓊州海峽内,異常強烈的潮流使得當地成為流場調整波浪場的潛在熱區。選定大潮期間東向和西向最大潮流為典型案例,分别讨論兩種情形下水位變化及潮流對波浪場的影響。在瓊州海峽東口處,最大西向潮流伴随的正水位加深了承載波浪運動的實際水深,有益于波浪能量的西傳從而增加有效波高。東向和西向最大潮流均有利于海峽東口處波高的增強,但兩者物理作用機制不同:前者通過流緻輻聚效應實現,後者經由流緻波數位移生效。通過流緻折射作用,東向(西向)最大潮流可在海峽中軸線以北的海區引起譜峰波向的逆時針(順時針)旋轉,而在以南的海區觸發順時針(逆時針)旋轉。該成果被SCI二區期刊《Acta Oceanologica Sinica》錄用待刊并将于近期發表,我院物理海洋團隊成員白鵬為第一作者,浙江大學海洋學院博士後劉聰為通訊作者。
作者言:浪流相互作用是一個經典卻充滿新挑戰的課題,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Exp. R4 (a), R5 (b), R6 (c)及R7 (d)與實驗Exp. R1模拟的2014年6月北部灣内深度平均流的差異。圖中箭頭指示流速的變化方向,顔色代表流速的變化量值,黑色方框标識出北部灣夏季冷水團所在位置,紅線為斷面EF。

圖2.(a)東向最大潮流的散度場(紅色等值線标識輻聚,綠色等值線标記輻散)及其在瓊州海峽東口處引發的有效波高變化(填色);(b)同(a),但為西向最大潮流作用下情形;(c)波浪群速度分布。注:(a)、(b)中有效波高變化在0.05m以内的區域未繪制。
論文鍊接:
[1]Yang Jingling, JiangShaocai, WuJunshan,XieLingling, Zhang Shuwen, Bai Peng*. 2020. Effects of wave-current interaction on the waves, cold-water mass and transport of diluted water in the Beibu Gulf.Acta Oceanologica Sinica,39(1), 25-40.
[2] Bai Peng, Ling Zheng, Liu Cong*, Wu Junshan, Xie Lingling. 2020.Effects of tidal currents on winter wind waves in theQiongzhou Strait: A numerical study.Acta Oceanologica Sinica. (In publication)