Ekman输运和Ekman抽运之间是什么关系?

Question

埃克曼输送为边界层中由表面或底部摩擦力与科里奥利力平衡而形成的综合水平流动。与此同时,埃克曼抽是由风的旋度引起的边界层底部的垂直运动。

Ekman输运和Ekman抽运之间是什么关系?

Answer 1

链接是质量守恒方程:$$ \frac{\partial u}{\partial x} + \frac{\partial v}{\partial y} + \frac{\partial w}{\partial z} = 0。简单地说，埃克曼抽运是埃克曼输送的水平发散。

如果我们在Ekman层上积分这个表达式，$$ \int_{D}^0 \frac{\partial u}{\partial x} dz + \int_{D}^0 \frac{\partial v}{\partial y} dz + \int_{D}^0 \frac{\partial w}{\partial z} dz =0$ $，其中$D$是Ekman层的高度，我们取$z=0$作为曲面。这给出$$ \frac{\partial}{\partial x} \int_{- d}^0 u dz + \frac{\partial}{\partial y} \int_{- d}^0 v dz + w_{\partial}{\partial x} u + \frac{\partial}{\partial y} v + w_{z=0} - w_{z=- d} =0 $$，其中$ u $和$ v $是水平体积(Ekman)传输。作为边界条件，取$w_{z=0} =0 $，留下$$ w_{z=-D} = \frac{\partial}{\partial x} U + \frac{\partial}{\partial y} V. $$因此，Ekman泵送速度是Ekman输运的水平散度(因此也与风应力的旋度成正比)。