埃克曼螺旋

✍ dations ◷ 2025-10-08 21:20:55 #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

  • 分裂情感性障碍分裂情感性障碍(Schizoaffective disorders),为一组分裂性和情感性症状同时存在并突出,但不能归类于某一类的(分裂性或情感性)精神障碍。在分裂症状时,伴随症状为幻觉、妄想及思维
  • 乔奇诺·罗西尼焦阿基诺·安东尼奥·罗西尼(意大利语:Gioachino Antonio Rossini,1792年2月29日-1868年11月13日),意大利作曲家,他生前创作了39部歌剧以及宗教音乐和室内乐。罗西尼的父母都是音乐
  • 浸润浸润或不浸润是两种互斥的物理现象。如果液体对固体浸润,同时固体内部存在毛细管,那么因为毛细作用,液体会渗透到固体的内部。浸润指液体与固体发生接触时,液体附着在固体表面或
  • 邻接权邻接权是指为了保护表演者或者演奏者、录音制作者和广播组织在其公开使用作者作品、各类艺术表演或向公众播送时事、信息及在声音或图像有关活动方面应得的利益而给予的权利
  • 1983年 索非亚第十一届冬季世界大学生运动会于1983年2月17日至2月27日在保加利亚的索非亚举行。这是索菲亚首次主办冬季世界大学生运动会,该地此前曾举办两届夏季世界大学生运动会。
  • 原特提斯洋原特提斯洋(Proto-Tethys Ocean)是个史前海洋,存在于埃迪卡拉纪到石炭纪。原特提斯洋的位置相当于之后古特提斯洋的位置。大约5.4亿年前,潘诺西亚大陆分裂成劳伦大陆、波罗地大
  • 肉鳍鱼总纲肉鳍鱼总纲(学名:Sarcopterygii)是硬骨鱼类的一个演化支。此类鱼的特点是鱼鳍中有一个中轴骨,在前鳍的基部上有明显的肌肉组织与分开的两片腹鳍,和之后两栖动物和四足类动物的演
  • 对外文化联络委员会1999年规定:印章直径5厘米,中央刊国徽,由国务院制发。中华民国:文化部文化交流司中华人民共和国对外文化联络委员会,简称“对外文委”,是中华人民共和国国务院主管对外文化的联络
  • 黎平县黎平县是中华人民共和国贵州省黔东南苗族侗族自治州下属的一个县。面积4439平方公里,2014年户籍总人口58万,城区人口户籍人口12.8万,常驻人口8.9万,县城建成区面积8.3平方公里,其
  • E/Z标记E/Z标记(或E/Z协定),为IUPAC为区别双键的立体化学结构所制定的命名法,常用于有机化学。它可决定三或四个取代基的双键结构,为顺反标记的延伸。根据顺序规则(Cah-Ingold-Prelog pri