风强迫下表面重力波破碎的能量起始

表面重力波的破碎是贡献于海气通量和海洋湍流混合的关键过程。波浪破碎的高度非线性本质，结合在实验室或野外环境中观测该过程的挑战，使得我们对支撑波浪破碎的能量过程的理解尚不完整。最近的一项研究（D. G. Boettger 等人，《表面重力波破碎起始的能量特征》，Journal of Fluid Mechanics 959, A33 (2023)）在完善这一理解方面取得了进展，该研究在波浪动能演化中识别出一种能量特征，其出现在破碎 onset 之前，并与破碎事件的强度相关。在本研究中，我们考察了风强迫对该能量特征的影响。我们开发了一个数值波浪水槽，模拟风流过机械生成的波浪，并构建了一组具有不同波浪陡度和风强迫速度的案例集合。研究表明，风会调制波浪几何形状，并使波峰顶端的动能提升高达 35%。尽管存在这些影响，但在所有 examined 案例中，能量起始特征均能稳健地指示破碎起始，此时动能增长率的一个阈值将破碎波与非破碎波区分开来。在风强迫下，能量起始点的发生时间略早于无强迫破碎波，在破碎 onset 前 0.3 个波浪周期提供了提前预警。