悬浮大型藻类养殖场所致附着 Langmuir 环流生成

在本研究中，我们关注深海中存有大型宏观藻类养殖场时的 Langmuir 湍流，采用大涡模拟方法。波-流相互作用通过求解波平均方程建模。发现养殖场上方的水动力过程驱动一种持续的流型，类似于 Langmuir 环流但空间上锁定于养殖场范围。这些次生环流的产生是因为冠层单元行列所产生的横流剪切导致一个稳态垂直涡度场，该场随后在涡力作用下旋转至下游方向。由于驱动机制类似于 Craik-Leibovich 第二类不稳定性理论，这些次生环流也被称为附着 Langmuir 环流。我们随后对流场施加三重分解，以揭示平均流、由养殖场阻力导致的次生流与瞬态涡旋之间的潜在运动学与能量传递。流动可视化与统计表明，附着 Langmuir 环流源于上层海洋混合层对宏观藻类养殖场的调整，且当流场在养殖场内达到平衡态时它们会减弱（若不消失）。三重分解的能量收支显示，次生流能量在冠层阻力作用下由平均流转移而来，而瞬态涡旋以 Stokes 漂移传递的波能量及由次生流的能量转换为食。