具有非地转动力的表层海洋湍流中粒子弥散与聚集

水平尺度小于变形半径的上层海洋湍流流偏离地转平衡并发展出重要的垂直速度，这对海洋生态与气候过程至关重要。由于其小尺度与快速时间演化，这些细尺度在海洋考察中难以测量。诸如拉格朗日漂流浮标等仪器通过分析粒子对弥散演化提供了刻画这些尺度的另一途径，并指出了显著的粒子汇聚事件。借助数值模拟，我们在一个包含非地转动力的表层海洋湍流模型中研究此类过程。该模型源于原始方程的罗斯贝数展开，并在罗斯贝数趋于零的极限下退化为表面准地转模型——一个次中尺度动力学的范式。我们聚焦于非地转动动力对海洋表面拉格朗日示踪粒子的粒子对弥散与聚集特性的影响。我们的结果表明，虽然在长时间上粒子对分离过程几乎不受速度场非地转分量影响，但后者负责形成暂时性粒子聚集体，且该现象强度随罗斯贝数增大而增强。我们进一步展示拉格朗日示踪粒子优先积聚于气旋性锋面区域，这与观测及其他更逼真的建模研究一致。这些发现对增进对海洋细尺度湍流输运的理解显得有趣，并鉴于即将到来的新高分辨率表面速度场卫星数据而具意义。