Upper-ocean Ekman current dynamics: a new perspective
Upper-ocean Ekman current dynamics: a new perspective
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上层海洋埃克曼电流动态：新视角
DOI：
10.1017/jfm.2019.1059
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发表时间：
2020
影响因子：
3.7
通讯作者：
Shrira V
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Shrira V
这项工作研究了上层海洋对Ekman范式中随时间变化的风的响应。在这里，在早期的作品相比，我们假设的涡动粘度是时间和深度依赖。对于自相似的深度和时间依赖性的涡粘性和任意时间依赖性的风，我们找到了一个精确的一般解的Navier-Stokes方程描述的动态的Ekman边界层的绿色的功能。两个基本的情况下（一个周期性的风和增加风结束了高原）进行了详细检查。我们表明，占涡动粘度的时间依赖性是简单的，它大大改变了海洋的响应，与恒定的时间粘度模型的预测相比。我们还研究了斯托克斯-埃克曼方程，考虑到斯托克斯漂移所产生的表面波与任意频谱，并推导出一般的解决方案的情况下，随深度的涡粘性线性变化。瞬态埃克曼电流的小规模扰动的稳定性从来没有被检查。我们发现，Ekman电流从静止发展很快变得不稳定，这打破了假设的水平均匀性。这些不稳定性被证明是敏感的涡动粘性模型，他们有小（）的空间尺度，可以非常快的惯性周期相比，这表明急剧增强的混合定位在水面附近的尖峰。这幅图与埃克曼范式不相容，因此促使对埃克曼型模型进行根本性的修正。
The work examines upper-ocean response to time-varying winds within the Ekman paradigm. Here, in contrast to the earlier works we assume the eddy viscosity to be both time and depth dependent. For self-similar depth and time dependence of eddy viscosity and arbitrary time dependence of wind we find an exact general solution to the Navier–Stokes equations which describes the dynamics of the Ekman boundary layer in terms of the Green’s function. Two basic scenarios (a periodic wind and an increase of wind ending up with a plateau) are examined in detail. We show that accounting for the time dependence of eddy viscosity is straightforward and that it substantially changes the ocean response, compared to the predictions of the models with constant-in-time viscosity. We also examine the Stokes–Ekman equations taking into account the Stokes drift created by surface waves with an arbitrary spectrum and derive the general solution for the case of a linearly varying with depth eddy viscosity. Stability of transient Ekman currents to small-scale perturbations has never been examined. We find that the Ekman currents evolving from rest quickly become unstable, which breaks down the assumed horizontal uniformity. These instabilities proved to be sensitive to the model of eddy viscosity, they have small () spatial scales and can be very fast compared to the inertial period, which suggests spikes of dramatically enhanced mixing localized in the vicinity of the water surface. This picture is incompatible with the Ekman paradigm and thus prompts radical revision of the Ekman-type models.
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影响因子：
2.2
作者：
Guerra, Maricarmen;Thomson, Jim
通讯作者：
Thomson, Jim
表面重力波引起的埃克曼电流和混合
DOI：
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发表时间：
1981
期刊：
影响因子：
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作者：
J. Weber
通讯作者：
J. Weber
DOI：
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发表时间：
1981
期刊：
影响因子：
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作者：
R. Weller
通讯作者：
R. Weller
挪威北极探险队，1893-1896；
DOI：
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发表时间：
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期刊：
影响因子：
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作者：
F. Expedition;F. Nansen
通讯作者：
F. Nansen