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海底滑坡诱发海洋内波实验研究

颜东谊  
【摘要】:中国南海地区因其特殊的地质构造及地理位置而成为地质研究、能源开发及地缘政治的焦点。海洋内波是海洋中一种普遍的自然现象,可对水下声场形成干扰,对海洋平台及船舶造成冲击,所引起的密度跃层起伏及流场变化可使水下潜体的运动状态发生突变,甚至造成失事。南海地区常年存在稳定的密度跃层,具备海洋内波的生成与传播环境,海底滑坡作为海洋内波的重要激发源,大量存在于南海北部陆坡区,由海底滑坡诱发的海洋内波需引起关注。开展海底滑坡诱发内波的实验研究,对于掌握海底滑坡与海洋内波之间的相互响应关系、认识海底滑坡诱发内波的机制与特性等具有重要意义。基于南海的地形条件与海洋环境,对海底滑坡诱发海洋内波开展了物理实验,研究了贯穿式与非贯穿式海底滑坡诱发内波的特性及传播规律,分析了不同因素对内波的特征及传播规律的影响,主要结论有:(1)贯穿式与非贯穿式海底滑坡诱发内波的时间序列结构具有明显的差异。贯穿式海底滑坡诱发内波在时间序列上可划分为稳态区、混合区和非稳态区,体积效应稳态内波是稳态区的主控内波;尾流效应非稳态内波是非稳态区主控内波;混合区通常发生内波垂向位移突增的现象。非贯穿式海底滑坡诱发内波在时间序列上仅存在稳态区和非稳态区。(2)海底滑坡诱发内波的影响因素有许多:滑坡体贯穿密度跃层时能诱发具有更大垂向位移的内波,滑坡体的体型、初始位置及滑移速度是内波垂向位移的主要影响因素;贯穿式海底滑坡诱发内波的周期主要受滑坡体的滑移速度及斜坡倾角的影响,而非贯穿式海底滑坡诱发内波的周期则主要受滑坡体的体型和初始位置的影响;内波的波速与传播介质有关,实验结果表明,波速仅在内波的传播过程中发生变化。(3)海底滑坡诱发内波在传播90cm距离后,波形没有明显改变,但内波的波速约增大26%、首波高沿程衰减约25%。


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