三层含剪切流流体中通过KP方程的海洋内孤立波相互作用
流体动力学
2023-11-15 v1 斑图形成与孤子
大气与海洋物理
摘要
内孤立波相互作用的多样形态是海洋中的复杂现象，易受剪切流与密度分布影响。卫星影像作为研究这些相互作用的有效工具，通常却不提供内波结构及其相关动力学的信息。考虑近似海洋层化的三层构型，我们借助(2+1)维Kadomtsev-Petviashvili(KP)模型，解析研究含剪切流与连续密度分布的三层流体中二维内孤立波(ISW)。首先，KP方程由包含质量与动量守恒及自由面边界条件的基本控制方程导出。KP方程的系数由流体密度垂直分布、剪切流与层深决定。其次，发现ISW相互作用可细致归类为五类：普通相互作用含O型，非对称相互作用含P型、TP型与TO型，以及迈尔斯共振。这些相互作用类型的真实存在由安达曼海、马六甲海峡与华盛顿州海岸的卫星图像观测到。最后，在三层流体中发现“亮”与“暗”内孤立相互作用，二者共同构成海洋ISW的波动形态。揭示剪切流是决定这些相互作用类型为“亮”或“暗”的主导因素。此外，详细分析了密度比如何影响这些相互作用的振幅、角度与波宽等性质。
引用
@article{arxiv.2311.07990,
title = {Oceanic internal solitary wave interactions via the KP equation in a three-layer fluid with shear flow},
author = {Junchao Sun and Xiaoyan Tang and Yong Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2311.07990},
year = {2023}
}