浅海海洋表面波中的孤子湍流

我们分析了北卡罗来纳州柯里塔克湾的浅水风浪，并首次通过实验证实了海洋波中存在$孤子湍流$。孤子湍流是一种奇异的非线性波动形式，其中低频能量也可被视为$稠密孤子气体$，理论上由Korteweg-deVries (KdV)方程的孤子极限描述，这是一个$完全可积孤子系统$：因此“孤子湍流”与“可积孤子湍流”同义。对于周期/准周期边界条件，KdV的$遍历解$可通过$有限间隙理论$ (FGT)精确求解，这是我们数据分析的基础。我们发现，风暴能量峰值附近的大振幅实测波列的低频功率谱表现为$\sim\omega^{-1}$。我们使用线性傅里叶变换从功率谱中估计该幂律，并从数据中滤除$密集堆积的孤子波列$。我们应用FGT确定$孤子谱$，发现低频$\sim\omega^{-1}$区域由$孤子主导$。孤子具有$随机FGT相位$，即$孤子随机相位近似$，这支持了我们将数据解释为孤子湍流。从$孤子的概率密度$我们能够证明孤子在时间上是$稠密的$且$高度非高斯$。