碎波带波浪的非线性非频散能量平衡:倾斜海滩上的次重力波动力学
流体动力学
2022-07-20 v2 大气与海洋物理
摘要
基于非线性浅水方程(NLSWE)推导了碎波带波浪的完全非线性非频散能量平衡,以研究次重力(IG)波的近岸动力学。基于用非静水波流模型(SWASH)对较适中与平缓海滩坡度上波浪的模拟,新理论表明IG能通量的空间梯度几乎完全由底应力与主导性非线性三波相互作用的共同效应平衡。新平衡证实了现有弱非线性理论的许多特征,并在波浪高度非线性的内碎波带给出了改进描述。浅水与外碎波带全程IG能通量的增益由IG波与成对海浪-涌浪(SS)波之间的三波相互作用驱动。IG能通量在内碎波带减小,主要通过能量级联到涌浪带与超谐频率,最终在那里耗散。两种坡度下底摩擦耗散均弱。IG波破碎以三个IG波之间或两个IG波与一个SS波之间的三波为特征,仅在中缓坡碎波带深处显著。尽管IG波在中缓坡破碎,IG波与成对SS波之间的非线性相互作用仍造成了至少一半的净IG通量损失。
引用
@article{arxiv.2110.10990,
title = {A nonlinear, nondispersive energy balance for surfzone waves: infragravity wave dynamics on a sloping beach},
author = {Dirk P. Rijnsdorp and Pieter B. Smit and R. T. Guza},
journal= {arXiv preprint arXiv:2110.10990},
year = {2022}
}