海浪的哪个过程,将热量和水转移大气层中是最多的?

  海浪撞击海岸会产生微小的水滴,称之为浪花。海洋喷雾将热量和水从海洋传递到大气,但科学家们不确定波浪破碎过程的哪一部分会产生最大的喷雾,无论是风切变,飞溅还是波浪表面破裂。为了解决这个问题,科学家们在实验室进行了一次破浪试验。该研究使用了一个保龄球大小的波谷来创建潜水波破碎机的微型版本。

在这个波浪破碎机中,波浪将卷起然后向下俯冲,水被激光照射的荧光染料着色。

科学家拍摄了一段慢动作的海浪视频,以前所未有的细节观察海水喷射的形成。该视频显示了来自两个不同有利位置的波浪实验。在第一次拍摄中,相机随着波浪移动而移动,而在第二次拍摄中,相机相对于波浪静止。当波浪穿过水箱时,很明显微小的气泡破裂并产生波浪。使用在线高速全息术测量这些水滴,其中许多小于视频中可见的水滴。实验表明,在波浪破碎过程中,海雾液滴的形成经历了三个不同的过程:

当陡峭的水滴峰值撞击水面时,由陡峭的水滴射流捕获的气泡破裂,较小的气泡到达水面并在破裂后破裂。该研究的结果发表在AGU《地球物理研究快报》期刊上。

它可以帮助科学家更好地了解当海浪袭击海岸时水和热如何从海洋传递到大气。通过破碎波浪产生液滴,峰值分布演变和液滴测距半径减小到50μm,并且在淡水中的许多重复断裂事件期间机械切断。

研究发现,三个不同的液滴会产生时区,首先是当射流撞击峰值上游的自由表面时,第二个是当撞击射流击中的大气泡到达自由表面并爆裂时,第三个是当较小的气泡发生时它破裂,在破碎过程结束时到达自由表面。这些子过程分别占每次破裂事件653个液滴平均值的22%,44%和34%。大液滴和小液滴的半径分布与幂律函数418μm的交点的半径成比例。

博科|研究/来自:GeoSpace

参考期刊《地球物理研究快报》

DOI: 10.1029/2019GL

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