海洋内波简介

   

    内波是一种重要的海水运动，是转移大中尺度运动能量的重要环节，也是引起海水混合、形成细微结构的重要原因。它将海洋上层能量传至深层，也将深处较冷的海水连同其中的营养物质带到较暖的浅层，从而促进生物的生长。内波导致的等密度面的波动，使声速的方向和大小都发生脉动,因而极大地影响着声呐的功能,故有利于潜艇的隐蔽而使监听遇到困难。在海洋开发中发现内波对海上设施也有影响。

从频率、周期及波长尺度来分类，海洋内波大致可分为三类：

第一类是短周期及短波长的高频内波，其周期大约在几分钟到几个小时，通常空间尺度也较小，为几十米到几百米，这类内波一般表现出很强的随机性；

第二类是具有准潮周期的内潮波以及与内潮密切相关的潮成内孤立波，内潮波的波长范围为几十千米到几百千米，而非线性很强的内孤立波，其变化周期通常在几个小时，空间尺度为几百米到几千米，此类内孤立波的随机性相对较弱；

第三类是频率接近当地惯性频率的内惯性波，其周期在12小时以上，空间范围为几十千米以上，这类波的随机性也较强。

还可以从扰源进行海洋内波的分类，在应用当中我们常常采用这种分类方法。

由正压潮与地形相互作用所产生的内波，称之为潮成内波；

而由风的惯性振荡所引起的内波称之为惯性内波。

由水下运动物体或局部扰动源所引起的内波称之为源致内波等等。

海洋内波的产生应具备两个条件：

一是海水密度稳定分层，二是要有扰动能源，两者缺一不可。

在海底深层，当海水因温度、盐度的变化，出现密度分层后，经大气压力变化、地震影响以及船舶运动等外力扰动，就可能在海水内部引发起内波。当海水密度上下分布不均匀时，尤其是在海水出现跃层，也就是两层海水的相对密度值大于O.1%时，在外力扰动下，就会在两层海水界面上产生内波。

由于内波的随机性，很难从不同地点、不同时间、不同手段所得观测资料，得出统一的结果。加勒特与蒙克应用随机过程理论，并引入一些理想化的假设，如假设实际的海洋内波是由许多不同频率、不同波数、具有随机振幅和随机相位的正弦波线性叠加而成，将大量调查资料统一于一个普遍适用的模型即GM模型。

模型谱的特点是：在远离边界的大洋中，内波的能量波数频率谱具有普适性，即除一些特殊地区外，不论何时何地所得到的调查资料，都与这模型的结果近乎一致。它在近似惯性频率处有一峰值，近似稳定性频率处有一小峰或平肩，在中间频段有ω-2特性。对水平波数K的依从关系为(1+K/K*)-2.5，其中K*为适当选定的波数比尺。

内孤立波：有限振幅波的一种，只有一个波峰或波谷，而且只出现在浅水水域中。

图1 可见, 界面内波引起上下两层海水方向相反的水平运动, 从而在内波界面处形成强烈的流速剪切, 导致了水质点运动的辐聚、辐散一般地, 海洋内波在S A R 遥感图像上表现为亮暗相间的条纹特征; 当风速很小( < Z m / S ) 时, 海洋内波在S A R遥感图像上也可能仅表现为暗条纹.此外, 海洋内波从深海往近海传播过程中, 如果跃层以上水深h : 小于下层水深h : , 则称为下降性内波, 反之为上升型内波. 下降性内波S A R 遥感图像在内波传播方向上以亮一暗相间的分布, 即亮条纹在, 前暗条纹在后; 上升型内波则表现相反, 由此可以判断内波的种类. 而当内波通过跃层深度与h: 相同时的临界处, 内波将会发生极性转换, 换言之, 极性转换处水深的一半与跃层深度相等, 因此内波极性转的判断对内波参数反演有重要的意义.