埃克曼螺旋

✍ dations ◷ 2025-12-07 03:00:49 #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

  • 脂肪酸脂肪酸(英语:Fatty acid)是一类羧酸化合物,由碳氢组成的烃类基团连结羧酸所构成。三个长链脂肪酸与甘油形成三酸甘油酯(Triacylglycerols),为脂肪的主要成分,归于脂类。饱和脂肪酸(Sa
  • 乡间别墅契克斯(Chequers),又名契克斯阁(Chequers Court),是一所位于英格兰白金汉郡艾尔斯伯里(Aylesbury)东南方,埃尔斯加堡(Ellesborough)附近,奇尔特恩丘陵(Chiltern Hills)山脚的庄园宅第(count
  • 尾索动物见内文被囊动物亚门(学名:Tunicata),旧称尾索动物亚门(Urochordata),是脊索动物门的一个亚门。本纲动物脊索和背神经管仅存于幼体尾部,成体退化消失。身体表面披有一层棕褐色植物性
  • 新英格兰革命新英格兰革命(英文:New England Revolution)是美国职业足球大联盟足球队,位于马萨诸塞州福克斯堡。球队主席是罗伯特·卡夫,他同时拥有国家美式足球联盟球队新英格兰爱国者。主场
  • 邦国邦国,多无特定概念。历史学上,现代汉语对古希腊时期的城市国家(部落联盟)有时称为“邦国”,意即“城邦国”;有时对汉朝以后的皇帝赐予的封地(封国)称为邦国,民间俗称“封邦建国”。
  • 1184年重要事件及趋势重要人物
  • 邓肯蒂莫西·西奥多·邓肯(英语:Timothy Theodore Duncan,1976年4月25日-),一般称为蒂姆·邓肯(Tim Duncan),绰号“大基本功”(The Big Fundamental)、“叮当肯”(Tinkle Can)、“石佛”、“T
  • 人痘接种法天花疫苗用以预防天花。古代民众预防天花的方法。其具体方法是把天花病患者身上的痘痂制浆(脓),以小刀拭在受种者的皮肤之下,使之产生免疫力,以预防天花。另一个方法,就是让受种者
  • 阿富汗伊斯兰国阿富汗伊斯兰国,是苏联入侵阿富汗战争结束、原政权垮台后,在1992年所成立的新政权,由阿富汗伊斯兰联合拯救阵线执政。1996年,塔利班攻陷喀布尔,改为伊斯兰酋长国,伊斯兰联合拯救阵
  • 备降机场备降机场(英语:alternate airport),指在无法或不宜飞往预定的着陆机场时可以飞往的机场。一般在填写商业飞行的飞行计划时,均需要填写最少一个备降机场。在出发之前,亦要确认飞机