悬浮海带养殖场中的 Langmuir 湍流
流体动力学
2024-03-11 v1 大气与海洋物理
摘要
本研究调查了悬浮海带养殖场在存在海流和波浪的情况下对海洋混合层流体动力学的影响。我们使用大涡模拟方法，其中通过求解波平均方程来纳入波浪效应。在各种悬浮养殖场配置中产生了独特的 Langmuir 环流模式，包括水平均匀的海带块和间隔的海带行。与没有养殖场时观察到的标准 Langmuir 湍流相比，由养殖场产生的 Langmuir 环流导致了加剧的湍流。养殖场内 Langmuir 环流的产生归因于两个主要因素，具体取决于养殖场配置：(1) 由于海带叶片面积密度变化而增强的垂直剪切，以及 (2) 由于间隔行的横向边缘处的冠层不连续性而增强的横向剪切。代表横向和垂直涡度分量的顺流速度垂直和横向剪切的增强，都可以倾斜成下游涡度以产生 Langmuir 环流。这种涡度倾斜是由与表面重力波斯托克斯漂移相关的 Craik-Leibovich 涡力驱动的。除了养殖场产生的 Langmuir 湍流外，由于阻力不连续性，在养殖场底部边缘产生了冠层剪切层湍流。不同类型湍流的强度取决于海带叶片面积密度和养殖场的几何配置。养殖场产生的湍流对营养供应和海带生长具有重大影响。这些发现还强调了障碍物结构在改变海洋混合层特性方面的重要性。
关键词
引用
@article{arxiv.2403.04947,
title = {Langmuir turbulence in suspended kelp farms},
author = {Tong Bo and James C. McWilliams and Chao Yan and Marcelo Chamecki},
journal= {arXiv preprint arXiv:2403.04947},
year = {2024}
}