表面流对涌浪的折射作用

利用来自纵摇-横摇浮标的涌浪记录，我们重现了最初由 Munk 等人（1963）使用三角形阵列底部压力测量所进行的经典长距离表面波传播观测。在现代数据中，入射涌浪的方向在约一小时的时间尺度上波动约 $\pm 10^\circ$。但如果将入射方向在一个事件的持续时间内进行平均，那么与 Munk 等人（1963）的观测结果相反，通过大圆回溯推断出的源区通常与南大洋天气图上大型风暴的位置吻合良好。然而，大圆回溯也存在一些令人费解的失败案例，例如，在一个案例中，直接的大圆路径被土阿莫土群岛阻挡，推断出的源区落在了新西兰。这类海市蜃楼现象在 Munk 等人（1963）的底部压力观测中出现得更频繁，其中有几个推断的源区落在了南极大陆上。我们利用球面射线追踪研究了表面流对波浪的折射产生这些海市蜃楼现象的假说。通过利用卫星测高反演的表面流重建，我们表明中尺度涡度显著地使涌浪偏离大圆传播路径，使得源区和接收器由一束包含许多射线的路径连接，其中没有一条精确地遵循大圆。接收器处 $\pm 10^\circ$ 的方向波动是由于沿着此多路径中不同射线传播的波包到达所致。大圆回溯偶尔失败以及相关的海市蜃楼现象，可能是由于地形对多路径的部分阻挡，这使接收器处的方向平均值产生偏差。