波浪作用下海洋表层风生流模型：表观摩擦速度减小与粗糙度长度增大

基于一阶湍流闭合并包含代表波浪斯托克斯漂移的涡力效应，本文建立了一个简单的解析模型，用于描述海洋表层由风诱发并受表面风浪修正的流。剪切应力被划分为由流剪切引起的分量（在低湍流朗缪尔数 $La_t$ 下减小）和波致分量（在正比于主波长的深度上衰减）两部分。该模型再现了多项研究中从流剖面估算出的摩擦速度表观减小与粗糙度长度增大现象。预测这些效应随 $La_t$ 减小而增强，并完全归因于非破碎表面波。由于总剪切应力中由流剪切承担的比例更小，低 $La_t$ 下流剖面变得更平坦。将模型与 Cheung 和 Street 实验室实验提供的综合数据集进行比较显示出令人鼓舞的一致性：若调整模型以反映完整波谱对波致应力强度及穿透深度的影响，则流速随风速增大（对应 $La_t$ 减小）而减小。在剪切应力于与测量一致的一个深度上减小到零的模型版本中，准确预测了表面流速。这些结果有助于在海洋环流模型中发展基于物理的、受波浪影响的边界层动量通量参数化方案。