波浪与潮流相互作用：渤海区域的数值模拟分析

"波浪对潮流影响的数值模拟及其应用 (2012年)，作者：刘爱珍、王世澎" 本文深入探讨了波浪如何影响潮流，特别是在海洋工程和水动力学研究中的实际应用。文章首先将水动力因素划分为潮流特征周期和波浪特征周期，提出了一种新的潮流方程，该方程考虑了波浪效应。作者通过引入波浪引起的辐射应力、表面和底部边界层的影响、Stokes漂流以及Coriolis波浪应力等关键因素，采用数值模拟方法来分析波浪对潮流场动态变化的贡献。 波浪辐射应力是波浪对潮流影响的一个核心概念，它由Loüet-Higgins和Stewart首次提出，是由于波浪运动产生的动量超通量，即在没有波浪时不存在的动量流。这种辐射应力在潮流流动中起着重要作用，它可以改变潮流的速度和方向，进而影响海洋中的物质运输，如污染物扩散和泥沙输送。 文章特别关注了波浪对表面和底部边界层的影响。波浪的存在会显著改变这两个边界层的特性，影响水流的湍流和能量交换。表面边界层是指靠近水面的薄层，波浪活动导致水体混合加强；底部边界层则是指海底附近的区域，波浪的底部摩擦力会影响潮流的速度和形状。 Stokes漂流是波浪诱导的慢速漂流，它源于非线性波浪理论，当波浪通过时，会在水体中产生一个长期的横向漂移，这对潮流的改变有直接作用。Coriolis波浪应力则与地球自转有关，它在旋转参考系中产生，影响波浪与潮流的相互作用。 渤海作为一个典型的案例，文章利用建立的模型对其进行了分析，揭示了波浪如何在这一区域内影响潮流的分布和变化，这对理解渤海的水动力环境和环境管理具有重要意义。 这篇文章提供了关于波浪与潮流相互作用的详细分析，强调了波浪影响潮流的物理机制，并展示了这些理论如何应用于实际的海洋环境研究。这项工作不仅加深了我们对海洋动力学的理解，也为海洋工程设计、环境保护和资源管理提供了有价值的科学依据。