为什么风吹的强电流产生更大的波?

Question

这是一个众所周知的事实,将导致非常大的海浪如果风强电流,例如在美国海岸墨西哥湾流,或在旧金山湾的一个非常强大的潮流(5节+)。

值得注意的是,30节风对3节当前将创建的方式对目前没有比33节风更大的波浪,即使相对速度显然是相同的。

这一现象的解释是什么?

如果这是一个狭窄的当前,更快的在中间和边缘缓慢,可能会有一个聚焦效应,因为边缘的波阵面时在上游方向移动得更快。 — 基思·麦克, 2018年3月11日在22:32
有趣的问题。这将是伟大的,如果你可以提供一些参考记录现象。 — 卡米洛·Rada, 2018年3月12日,在3:47
你也可以检查的信息:www.hoelymoley.com/questions/2860/… — arkaia, 2018年3月12日,在37
这篇论文有一些数学理论和引用。在p。4they mention a channel width of 500 m. Their Fig. 1 is what I was imagining. — 基思·麦克, 2018年3月12日,48

milancurcic · Accepted Answer · 2018-04-07 17:00:44Z

这里有两个物理过程在起作用:

当你描述你的问题,相对海面风速变化根据当前的方向和大小。波的增长速率正比于风速U波的方向相对于美元波的相速度c_p,美元平方:

$ $ S_{在}\ sim \离开(U - c_p \右)^ 2 $ $

然而,波相速度是由电流调制:

$ $ c_p = c_ {p0} + u $ $ $ c_ {p0} $是内在阶段速度(速度没有电流阶段)和u是美元的方向波。负值的u然后反对当前的美元。波的增长:

$ $ S_{在}\ sim \离开(U - c_ {p0} - U \右)^ 2 $ $

让我们代入一些数字。假设\ U = 10 m / s,美元美元c_ {p0} = 3 \ m / s $和$ U = 1下午\ \ m / s $:

因此,通过改变一个温和的电流的方向特征风和波浪条件,我们增加了波增长率的1.78倍!这种影响将更强大的美元相对风速越小U - c_ {p0} $。

波聚焦和阻止反对电流

波能量是流水(运输)波的群速度美元c_ {g0} $和电流。如果simplocity我们放弃所有其他条款的波能量平衡方程,我们得到:

$ $ \ dfrac{\部分E}{\部分t} = - \ dfrac左{\部分\[\离开(c_ {g0} + u \右)E \右]}{\部分x} $ $

这里的关键是在调制组速度美元c_ {g0} + u $。如果波浪传播的日益强大的反对,将会有一个收敛波能量的空间,这将体现在提高高陡波。时美元c_ {g0} = - u美元,也就是说,当前正是对抗的群速度波,他们再也不能传播在这个方向!波能量积累本地和有力的波浪。

波阻塞是一个不同的过程从波增长依赖相对风速上面所描述的那样,但是,他们经常联系,因为年轻windsea(短波本地产生的风)几乎总是与风向一致,所以所有你需要的是电流反对风对这两种效应同时发挥作用。

都可能发生在强大和稳定的西部边界电流如墨西哥湾流,黑潮,Aghulas,和巴西电流,并且在任何地区强大的潮流。

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