【杂谈】从宏观角度看一个热带气旋
jova吧
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吧务
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karding 楼主
“红豆杉属裸子植物,其种子外包有红色的假种皮。
其次生代谢物紫杉醇可稳定并增强微管蛋白的聚合作用,促进其形成、防止其解聚,从而使细胞停止分裂并触发细胞程序性死亡,发挥抗肿瘤疗效。”
热带气旋也需要和生命科学一样从宏观微观角度辩证地研究。
2026年02月06日 06点02分 1
吧务
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karding 楼主
目录预留,随缘更新[吐舌]
2026年02月06日 06点02分 2
吧务
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karding 楼主
我们先从一些基础知识讲起。
海水的风力响应
1.惯性流
当一团表层海水在短时间内受到了风力的作用,相当于给了这团海水一个初速度V,若此刻海水不受其他水平力作用,纯依靠惯性(或按照地球参考系,只受到惯性力)运动时,就形成了惯性流。这可以当成海水对风力的一个脉冲响应。
对地球参考系而言,运动物体受到科氏力的作用,在北半球往右,南半球往左,这样,拥有初速度的海水就会逐渐向一边偏离。不断偏离的后果就是这团海水做匀速圆周运动。
由基本的圆周运动知识,我们很容易得到p1所示的式子。
式中Ω为地球自转的角速度,φ为纬度。理论上当纬度为30°时,周期为一个恒星日即24小时;纬度为45°时,周期约为17.7小时;在极点处,周期则为半个恒星日。
在大气领域中,这种运动也被叫作惯性振荡,这个轨迹圆叫作惯性圆。
在实际观测中,表层海水受到与下层水体的摩擦作用,这导致最后形成的轨迹是一股螺旋线,它与初始风力方向成一个特定角度。这就类似你在高二时物理课上学过的配速法。
2026年02月06日 06点02分 3
这里有一些内容参考了老论坛的海洋物理教程,在此先说明
2026年02月06日 07点02分
吧务
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karding 楼主
2.朗缪尔环流
在较大的风速下(>3m/s),海水还有一种响应机制,被称为朗缪尔环流。它的形成机制比较复杂且尚未被完全弄清楚:强风抑制了小型波浪的产生,风力的变化性造成了许多垂直方向的涡流。这些涡流出现在海水浅层,深度约4-6m、水平间隔10-50m,两两反向地在垂直平面上旋转。在海面上看,这些涡流使海水表面交替辐合、辐散,配合水流前进的方向,看上去会像是线性小丘一样,向风力方向延伸,但一般会与风力成一个小的角度,多为15°-20°。如p1所示。
在风力很强时,这些涡旋可以延伸到较深位置,有着上百千米的水平间隔和混合层两至三倍的深度,流速也会增大。这会促进上层海水的混合。朗缪尔环流一般出现在强风出现后的数分钟后,之后又迅速消失。
我们再把促进海水混合这块掰开来讲。朗缪尔环流可以把海洋表面的波浪能转化为湍动能,从而增加海洋的混合能。同时,它也可以产生海洋内波,并将混合层内动量传递至海洋内部。
有趣的是,朗缪尔环流带来的海表辐合会使不同浮力、方向和游动行为的生物聚集在一起,从而形成斑块(见p2)。这是海洋的表面浮膜(p3所示)会出现的重要原因之一,这样形成的浮膜条纹总是跟风向平行。值得一提的是,表面浮膜处由于营养丰富,聚集了很多水生生物,方便你捞鱼。
(图片精度和占用内存较大,可点查看原图)
2026年02月07日 03点02分 4
吧务
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karding 楼主
今天有点忙,先咕咕一天[委屈]
明天弄完海水内波后会先弄点生化有关储备知识,换换口味[滑稽]
2026年02月08日 13点02分 5
吧务
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karding 楼主
2.5.海洋内波(Internal waves)
嗯这是个番外,还有我们不是小黑子[滑稽]
我们当然知道海水的其中一种运动形式是波动,但这仅限于海-气界面上。至于海水内部呢?事实上对于一个均匀层化的海域来说,两层不同密度的海水团间也可以产生波浪,这便是内波。联想前面在朗缪尔环流中讲过的,我们来科学地定义一下内波:在均匀层化的海水中,海表下方受到干扰时,不同水层之间传播的重力波。
内波的起源很简单,就是海洋的层化状态被破坏了。而能破坏层化状态的东西有很多,所以内波只是符合上面所述特征的一大类波。内波的恢复力和频率变化很复杂,在这里先不作研究。总之,内波的恢复力很弱,致使其周期和振幅较大,这对船只航行有很大的影响。
内波按照频率范围可以分为三种:近惯性内波、内潮和内孤立波。在这里我们主要来看近惯性内波。
近惯性内波的频率接近科氏参数f,周期接近f对应的周期,往往由海上风激发,它是上层强混合的重要机制,对维持海洋层结、物质和能量运输有着重要意义。然而,因为缺少连续全水深观测,人们对其内部传播特征和对深层混合的作用尚未有明确认识,因而之前介绍朗缪尔环流的配图里有“Form of bottom part not well known”的说法。
内潮由潮汐激发,周期与潮汐周期相同。正压潮流经过剧烈变化的海底地形时也可以激发出内潮,这时的内潮也叫作斜压潮。内孤立波是一个单峰孤立行波,是内波中频率最大的。对于实际连续层化的海洋,内潮成分会逐渐向内孤立波转变。
关于内波就先讲这么多,主要是讲其与朗缪尔环流的配合。如果你感兴趣,不妨去关注它的相速度、群速度等动力学特征。
相信你对下面这张图的认识应该比较深了——
2026年02月11日 12点02分 6
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