Observations of mean and wave orbital flows in the ocean’s upper centimetres
Observations of mean and wave orbital flows in the ocean’s upper centimetres
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海洋上层厘米平均轨道流和波浪轨道流的观测
DOI：
10.1017/jfm.2019.1019
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发表时间：
2020
影响因子：
3.7
通讯作者：
Zappa, Christopher J.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Laxague, Nathan J.;Zappa, Christopher J.
波动的空气-水边界附近流体速度的复杂测量传统上仅限于实验室环境。相机技术的发展和新分析模式的开放使得能够对海洋最上层的海流剖面进行灵敏测量。利用 R/P FLIP 研究平台作为“海上实验室”，我们在此展示了首个基于热和偏振相机的海洋表层上厘米波轨道速度和平均剪切流观测结果。测量揭示了一个明确定义的对数层，如实验室测量中所示并由经典表面层理论描述；然而，在低水平的风力下发现了观测的大量传播，其中浪涌的斯托克斯漂移可能对近地表电流剖面产生重大影响。短时窗傅立叶变换的新颖应用可以估计近地表波轨道速度大小。研究发现，这些结果与线性波理论的规定大体一致，尽管在高风力强迫水平下，界面受到表面波破碎的影响，观察结果与理论有所不同。最后，在流体动力波和气流调制的背景下提出并讨论了表面重力波相位相干短波增长。
Sophisticated measurements of fluid velocity near to an undulating air–water boundary have traditionally been confined to the laboratory setting. Developments in camera technology and the opening of novel modes of analysis have allowed for sensitive measurements of the current profile in the ocean’s uppermost layer. Taking advantage of the Research Platform R/P FLIP as a ‘laboratory at sea’, here we present first-of-their-kind thermal and polarimetric camera-based observations of wave orbital velocities and mean shear flows in the upper centimetres of the ocean surface layer. Measurements reveal a well-defined logarithmic layer as seen in laboratory measurements and described by classical surface layer theory; however, substantial spread of observations is found at low levels of wind forcing, where the Stokes drift of swell may have a substantial impact on the near-surface current profile. A novel application of short time window Fourier transforms allows for the estimation of near-surface wave orbital velocity magnitudes. These are found to be in general agreement with the prescriptions of linear wave theory, although observations diverge from theory at high levels of wind forcing where the interface is subject to surface wave breaking. Finally, the surface gravity wave phase-coherent short wave growth is presented and discussed in the context of hydrodynamic wave and airflow modulation.
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DOI：
--
发表时间：
2018
期刊：
Journal of Geophysical Research: Oceans
影响因子：
--
作者：
N. Laxague;C. Zappa;D. A. LeBel;M. Banner
通讯作者：
M. Banner
DOI：
--
发表时间：
1974
期刊：
影响因子：
--
作者：
E. Thornton;R. F. Krapohl
通讯作者：
R. F. Krapohl
DOI：
--
发表时间：
1954
期刊：
影响因子：
--
作者：
H. Stommel
通讯作者：
H. Stommel
影响因子：
2.4
作者：
C. Zappa;M. Banner;H. Schultz;A. Corrada-Emmanuel;L. B. Wolff;Jacob I. Yalcin
通讯作者：
C. Zappa;M. Banner;H. Schultz;A. Corrada-Emmanuel;L. B. Wolff;Jacob I. Yalcin
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影响因子：
4.8
作者：
M. Stresser;R. Carrasco;J. Horstmann
通讯作者：
J. Horstmann