微塑料与表面活性剂对水波表面粗糙度的影响
流体动力学
2021-11-16 v1
摘要
本文中，我们研究近期发展的海洋微塑料遥感探测能力背后的流动物理，该能力基于微塑料存在于海面所引起的可测表面粗糙度降低。我们尤其关注这种粗糙度降低是由作为漂浮颗粒的微塑料引起，还是由与微塑料具有相似输运路径的表面活性剂引起。为此，我们通过机械造波或风成波实验测试漂浮颗粒与表面活性剂对以均方斜率（MSS）量化的表面粗糙度的影响。对于微塑料，我们发现其对波能与 MSS 的影响关键取决于覆盖的表面积分数，与测试范围内的颗粒尺寸无关。颗粒引起的阻尼仅在分数高于 时观察到，远高于真实海洋条件。对于表面活性剂，其对机械生成不规则波的阻尼效应一般随表面活性剂浓度增加而增强，但未观察到对应于最大阻尼的最优浓度，这与先前基于单色波的研究相反。在风浪实验中，表面活性剂的存在抑制了波的生成，源于风剪应力降低与波阻尼增强的共同作用。在相同风速下，风应力被确定以幂律关系依赖于表面活性剂浓度。讨论了这些发现对遥感的启示。
引用
@article{arxiv.2111.07021,
title = {Effects of microplastics and surfactants on surface roughness of water waves},
author = {Yukun Sun and Christopher Ruf and Thomas Bakker and Yulin Pan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2111.07021},
year = {2021}
}