埃克曼螺旋

✍ dations ◷ 2025-12-08 23:39:04 #物理海洋学,流体动力学

埃克曼螺旋(英语:Ekman spiral),或称为埃克曼螺线,是指海洋表面附近的海流因为风和科氏力的作用造成海流方向旋转的结构。这个结构以瑞典海洋学家沃恩·华费特·埃克曼命名。表面海流的偏转现象是由挪威探险家弗里乔夫·南森在1893到1896年的前进号北极探险途中发现。

埃克曼螺旋是科氏力的产物。在北半球科氏力会使移动中的物体向右方偏转(在南半球则向左),因此当风持续在北半球广阔海面上作用,将会给予表面海流和风向一样的加速度,而海流同时受到科氏力影响并产生和风向垂直的向右加速度,并且当速度增加时会逐渐向右方偏转。因为海流方向会稍微偏向风向的右方,垂直于海流方向的科氏力会有部分抵消风力。最后,当风力、科氏力和海面下海水黏滞力达到平衡时,海流将达到终端速度并在风存在的状态下以平衡状态时的速度和方向前进。表面的海流会拖曳下层海水,并且在前进方向上对下层海水施加力量,连续向下重复的过程最终会使各层海水的稳定流向比风向更偏右方,并且向更深层海水作用,最终产生一个因为海流方向随水深改变的连续性的旋转(或螺旋)。当深度增加时,风力的强度将递减,使最终海流的稳定速度下降,形成如图所示的锥形三维螺旋。埃克曼螺旋的穿透深度取决于在一个摆日中湍流混合能作用的深度而定。

上图显示了在北半球与埃克曼螺旋相关的作用例如何作用。来自上方的力(最初是海面上方风所施加的力)以红色表示、以深黄色表示的科氏力则和上方的力呈直角,实际上是和海流方向呈直角。而最终的海流方向是以粉红色表示,并且海流对下方海水所施的力即为下层海水的上方力,因此海流方向就随着深度增加呈顺时针螺旋。

海洋中埃克曼螺旋的首次观测纪录是1958年在北冰洋的浮冰观测纪录。之后的观测纪录包含。

有数个观测纪录中的螺旋结构有被“压缩”的现象,显示涡流黏度的预测值较实际大,这是因为一般较常考虑随深度造成的旋转速度,而不是和速度衰减相关的涡流黏度。

典型的埃克曼螺旋已经在冰海之下被观测到,但在无浮冰的开放海域中相关的观测纪录相当稀少。这是因为海洋表面层中的湍流混合明显受到昼夜循环影响,并且表面波会使埃克曼螺旋变得不稳定。大气层中也有埃克曼螺旋的现象,在北半球的表面风倾向于被吹往左方。

相关

  • 加利福尼亚大学欧文分校加利福尼亚大学欧文分校(英语:University of California, Irvine;缩写:UCI 或 UC Irvine),简称加州大学欧文分校,是一所位于美国加利福尼亚州欧文的公立研究型大学,它是加利福尼亚
  • 马里兰州马里兰州(英语:State of Maryland),简称马州,是美国的一州,属于美国中大西洋地区,其西边与南边与西弗吉尼亚州、弗吉尼亚州、华盛顿哥伦比亚特区接壤,北方是宾夕法尼亚州,东邻为特拉
  • 泛素泛素(英语:ubiquitin)是一种存在于大多数真核细胞中的小蛋白。它的主要功能是标记需要分解掉的蛋白质,使其水解。当附有泛素的蛋白质移动到桶状的蛋白酶的时候,蛋白酶就会将该蛋
  • 高原训练高原训练是一种通过在高海拔地区对运动员进行训练从而提高其耐力的方法,进行高原训练的地点的最佳海拔是2,400米(7,900英尺)以上,但是实际上因为在这种高度难以找到合适的训练场
  • 噻嗪类利尿剂噻嗪类利尿剂(英语:Thiazides),是利尿剂的一类。此类药物可抑制氯化钠在远端曲小管(英语:Distal convoluted tubule)的再吸收(英语:reabsorption)。这些药会作用在远端曲小管的细胞管
  • 锦屏极深地下暗物质实验室中国锦屏极深地下暗物质实验室,简称中国锦屏地下实验室(CJPL),是位于中国四川雅砻江锦屏的中国首个用于开展暗物质探测等国际前沿基础研究课题的极深地下实验室。该实验室于2010
  • 捷克共和国香烟的公共财政平衡在捷克卫生部提出对香烟代价超过财政收益的顾虑后,菲利普·莫里斯捷克分支委托理特咨询公司(英语:Arthur D. Little)做出了捷克共和国香烟的公共财政平衡的报告。报告发现,由于吸
  • 加拿大河加拿大河(英语:Canadian River也译作加拿大人河)是阿肯色河最长的支流,约1,458千米长,源于科罗拉多州,流经新墨西哥州、德克萨斯州,在奥克拉荷马州注入阿肯色河。有时为了区别它的
  • 中央大区中央-卢瓦尔河谷(法语:Centre-Val de Loire)是法国中部一个大区的名称。中部地区处在风景秀丽的卢瓦尔河谷地区,很久以前便是法国王室的直辖地,和法兰西岛一样是法语的发源地,有人
  • 埃及第二十三王朝第 八第 十埃及第二十三王朝是古埃及第三中间时期的一个王朝。第二十三王朝与第二十一王朝、第二十二王朝、第二十四王朝、第二十五王朝共同组成了第三中间时期。第二十三王