由陡峭重力波强迫的毛细波湍流

我们通过实验研究了实验室中机械生成的随机陡峭重力波所强迫的毛细波动力学与统计。此处毛细波由重力波通过非线性波相互作用产生。利用自由表面的时空测量，我们在空间和时间傅里叶空间中统计刻画了毛细波的随机 regime。对于显著的波陡（$0.2-0.3$），在空间和时间上都观察到幂律谱，定义了将能量从大尺度向小尺度传递的毛细波湍流 regime。空间谱的时间涨落分析表明，毛细波幂律谱源于对间歇性和强非线性事件的时间平均，这些事件在快时间尺度上将能量传递到小尺度，此时毛细波列的生成方式类似于寄生毛细波生成机制。波谱的频率和波数幂律指数被发现与弱非线性波湍流理论一致。然而，能量通量在尺度间并非常数，且波谱随该通量的标度与波湍流理论不符。这些结果表明，需要超越经典波湍流理论的理论发展来描述自然环境中毛细波的动力学与统计。特别是，在存在宽尺度黏性耗散和强非线性的情况下，非局域和非共振相互作用的作用可能被重新考虑。