波浪作用下红树林内湍流动能的实验室研究

为研究不同波浪条件下柔性冠层与刚性茎杆对红树林内流动结构与湍流动能（$TKE$）的影响，开展了实验室研究。冠层与茎杆对湍流生成具有不同效应。冠层尺度的柔性叶片可促进$TKE$的耗散，而刚性茎杆尺度有助于湍流的生成。重要的是，有植被与无植被的$TKE$差值$\Delta TKE$随波频变化，并在冠层及无植被上层于0.833 Hz处达到峰值，而在茎杆尺度随波频增大。此外，红树林内$TKE$随各茎密度的${u_{w,RMS}}^2$单调增加。本研究提出了一个考虑柔性叶片与刚性茎杆共同作用的冠层尺度$TKE$预测修正模型。另外，$TKE/{u_{w,RMS}}^2$与波偏移幅（${A_w}$）和茎间距（$S$）之比${A_w}$/$S$呈现良好相关性，并随${A_w}$/$S$快速下降，尤其在茎杆与冠层尺度下${A_w}$/$S$<0.1时。该经验关系可作为红树林内$TKE$的预测因子。进一步，考虑植被引起的波能耗散与$TKE$生成之间的尺度关系，第三个模型在红树林中得到验证并预测良好。