行政院國家科學委員會專題研究計畫 成果報告
呂宋海峽線型內波的產生機制(Ⅲ)--總計畫
研究成果報告(精簡版)
計 畫 類 別 : 整合型 計 畫 編 號 : NSC 95-2611-M-002-021- 執 行 期 間 : 95 年 08 月 01 日至 96 年 12 月 31 日 執 行 單 位 : 國立臺灣大學海洋研究所 計 畫 主 持 人 : 劉倬騰 共 同 主 持 人 : 許明光、陳先文、高家俊、羅耀財 計畫參與人員: 學士級-專任助理:黃靜宜 報 告 附 件 : 出席國際會議研究心得報告及發表論文 處 理 方 式 : 本計畫可公開查詢中 華 民 國 97 年 05 月 13 日
摘要
從歷年的衛星影像及現場觀測中可以發現非線性內波 (NLIWs) 在南海 (SCS )北部海域中 橫越傳遞。為了解釋衛星影像及現場觀測資料,過去有許多對於南海北部非線性內波起源 以及生成機制的推測。其可能的產生區域包括巴擔島之間水深較淺的海檻、位在水深較深 處的恆春海脊、黑潮的西邊界、東沙環礁附近的大陸棚裂以及等溫線的不穩定…等等。其 推測的產生機制又隨著產生地點的改變而有所不同。而南海北部觀察到的非線性內波可追 溯其來源至呂宋海峽。在恆春海脊(121E)以西 400 公里東沙環礁區域,所觀測到的非線性 內波波形以及傳遞速度可用 KdV 方程式作有效的描述誤差約在 5%以內。而沿著 20.4N 緯度 線 119E 到 120E 之間(或恆春海脊以西 100~200 公里位置),由 2005~2007 現場觀測得知, 其中的非線性內波則多呈現波包的形式。位在恆春海脊以西 20 公里內,並未發現有非線性 內波生成;而到了恆春海脊以西 40~100 公里處,則可以發現 1~2 個內波波前;再到了恆春 海脊以西 100 公里外,則內波可演化為 2~6 個內波波前非線性內波的能量來源相信來自於 正壓潮流經由恆春海脊以及巴擔島中間海檻所引發的垂直擾動,然而他們之間的相對貢獻 仍然在研究當中。在 2005 年五月 120E 所觀測到內波可以歸類屬於強非線性內波,而傳遞 到了 119E 位置則又較類似於第一模態的非線性內波,此時可以用描述弱非線性內波的 KdV 理論來加以解釋。對於非線性內波的演化和生成過程則尚需要更多的現場觀測以及數值模 擬實驗來作更深入的研究。 關鍵字:非線性內波,巴擔島,恆春海脊,kdV 理論前言與研究目的
內波於海洋中隨著傳遞距離的增加,非線性效應逐漸增強,則由線性狀態隨著演化的 過程逐漸轉變為非線性的型態在海洋中傳遞,即為非線性內波 (Non-Linear Internal Wave)。 非線性內波的運動方程式中主要包含有兩項:非線性項與分散項。當非線性內波隨著時間 繼續演化,非線性作用增加到一定程度時,非線性內波的前緣則會脫離出孤立子,而形成 孤立波。由於非線性項和分散項兩者間互相平衡,因此使得孤立波能傳遞很長的距離而 能量不會消散。 內波在海洋中傳遞時,由於上下水層流速相反產生相當大的剪應力,因此在內波活 動頻繁的海域,伴隨內波而來的海流常會影響海上工程、海上建設和軍事活動等,因此 更顯得研究內波的重要。
從早年的可見光衛星影像 (Bole et al., 1994), 或是近年來的 SAR (Synthetic Aperture Radar) 影像 (Hsu et al., 2000; Liu and Hsu, 2004; Liu et al., 2004) 和 MODIS
(Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer) 影像資料,均可觀測到南海非線性內波活動 的證據。綜合上述影像的觀測結果,非線性內波的出現區域大都集中於南海北邊的大陸棚。 Liu and Hsu (2004) 收集了上百張的 ERS-1/2、RADARSAT 的 SAR 影像,並繪出南海北部 非線性內波分布圖。從 SAR 影像得知非線性內波多為由東向西傳遞,波前長度可達 200 公 里 (Hsu et al., 2000)。Liu et al. (1998) 預估此海域非線性內波所引發的最大振幅可達 100 公 尺;Yang et al. (2004) 於 1999 年在東沙環礁東北邊量測到振幅約為 106 公尺的非線性內波; Ramp et al. (2004) 更於 2001 年量測到振幅高達約 140 公尺,此振幅遠大於其他海域所觀測 到的非線性內波振幅,蘇祿海 (Sulu Sea) 所量測最大振幅約為 90 公尺 (Apel et al., 1985; Liu et al., 1985) 、安達曼海 (Andaman Sea) 最大振幅約為 60 公尺 (Osborne et al., 1980) 。
近年來對於南海北部非線性內波的研究上,規模最大的國際交流合作計畫為 ASIAEX (Asian Seas International Acoustics Experiment,亞洲海域國際聲學實驗) ,由美國主導,台 灣、新加坡、加拿大、中國大陸等共同參與,在 2001 年的兩個主要實驗中,一個在東海 (East China Sea) 研究聲波在海床上的反射,另一個在南海 (South China Sea) 研究內波和聲學的 交互作用。台灣主要是參與南海實驗為主,ASIAEX 的研究區域中心約為北緯 21°55’、東 經 117°20’,距離台灣最南端約 370 公里,選在此區域的原因主要有三個: (一)、此區域有從呂宋海峽產生的高頻率且大振幅的非線性內波通過。 (二)、當地的潮流強度足以產生強大的內潮。 (三)、猜測由黑潮入侵南海時所產生的渦流會主導著大陸斜坡次潮流 (Subtidal current) 的變化。
研究方法與結果
從歷年的衛星影像及現場觀測中可以發現非線性內波 (NLIWs) 在南海 (SCS )北部海 域中橫越傳遞。為了解釋衛星影像(圖 1 及 2)及現場觀測(圖 3)資料,過去有許多對於南海 北部非線性內波起源以及生成機制的推測。其可能的產生區域包括巴擔島之間水深較淺的 海檻、位在水深較深處的恆春海脊、黑潮的西邊界、東沙環礁附近的大陸棚裂以及等溫線 的不穩定…等等。其推測的產生機制又隨著產生地點的改變而有所不同。而南海北部觀察 到的非線性內波可追溯其來源至呂宋海峽。在恆春海脊(121oE)以西 400 公里東沙環礁區 域,所觀測到的非線性內波波形以及傳遞速度可用 KdV 方程式作有效的描述(圖 4),誤差 約在 5%以內。而沿著 20.4oN 緯度線(圖 5),119oE 到 120oE 之間(或恆春海脊以西 100~200 公里位置),由 2005~2007 現場觀測得知,其中的非線性內波則多呈現波包的形式。位在恆 春海脊以西 20 公里內,並未發現有非線性內波生成;而到了恆春海脊以西 40~100 公里處, 則可以發現 1~2 個內波波前;再到了恆春海脊以西 100 公里外,則內波可演化為 2~6 個內 波波前(圖 6 及 7)。非線性內波的能量來源相信來自於正壓潮流經由恆春海脊以及巴擔島 中間海檻所引發的垂直擾動,然而他們之間的相對貢獻仍然在研究當中。在 2005 年五月 120oE 所觀測到內波可以歸類屬於強非線性內波,而傳遞到了 119oE 位置則又較類似於第一 模態的非線性內波,此時可以用描述弱非線性內波的 KdV 理論來加以解釋。對於非線性內 波的演化和生成過程則尚需要更多的現場觀測以及數值模擬實驗來作更深入的研究。 圖 1、1995/6/16 ERS-1 SAR 的衛星影像攝得之在台灣西南方呂宋海峽的非線性內波。彩色 等深線為水深(公尺)。 在台灣與呂宋島之間 (18.7o N~21.3oN),非線性內波的波前沿著 2000 公尺的等深線與恆春海脊的東側斜坡平行對內波產生區域的不同假設 Ebbesmeyer et al. (1991) 假設北南海的非線性內波起源於呂宋島東北方巴擔島之間 較淺的海檻,就如同蘇祿海東南方觀測到的非線性內波一樣,源自於島嶼之間的海檻。但 是此假設有 3 個疑問尚待驗證:①由衛星影像來看,海檻的位置並不在非線性內波波前弧 線的中心。②衛星影像上在巴擔島和恆春海脊的中間並未發現明顯的非線性內波訊號。③ 在模式中假設巴擔島為起源處的話,則當非線性內波傳遞至東沙環礁時,模式預測結果其 波前行進方向為向北,與衛星影像(圖 2)不合。 黑潮的西方邊界碰撞所造成的不穩定引發非線性內波產生的假設。在潮流轉變相位的 時候,因為地形與黑潮邊界的交互作用可能引發水層結構的不穩定,然而,這個假設欠缺 任何資料佐證,1995 SAR 影像中非線性內波波前的位置與方向,與同緯度的黑潮邊界相比, 方向並不吻合,目前也沒有任何理論可以把不同方向的兩種東西來作連結以及解釋。 另一個可能的假設,相較於其他產生內波的地區,平均水深較深可達 1200 公尺的恆春 海脊,由於衛星影像上非線性內波線型的波前形狀排列與恆春海脊東邊斜坡以及向西南延 伸的一致,而此區又是算呂宋海峽中地形變化最陡峭的位置,所以當強烈的潮流上下的移 動等密面時,恆春海脊所在的頂部可以產生出山後駐波。因此在這個假設下,我們相信恆 春海脊是呂宋海峽中非線性內波的主要產生處,巴擔島附近則可能為次波源,它提供了部 份的內潮能量使得在恆春海脊處產生出非線性內波。我們採用圖 3 所列的方法,探討南海 內波的形成與傳播。 圖 2. Radarsat SAR 在東沙環礁處的衛星影 像顯示內波的起源處應該位在呂宋海峽這 圖 3. 現場量測非線性內波的工具以及方法 示意圖
可能會被地形給限制住,而水躍 (hydraulic jump) 的現象即有可能發生,當以最大的流 速減弱時,水躍造成的擾動將會開始向上游處傳遞 (Apel et al., 1985)。以呂宋海峽為 案例,這個向上游傳播的擾動可能會在連續分層的流體下以點波源的形式形成內波來傳 遞,或者有如平面波在波導管中的傳遞(假如整層水柱同步震盪)。由於在恆春海脊上的擾 動能量集中於上層 1500 m 水柱。根據線性內波理論,內波能量可能無法到達 120E 以東的 底層水柱 (圖 8),形成非線性內波波前。 圖 4. 2003/05/07 Terra MODIS 的衛星影像中 非線性內波波前位置(細藍線)與 6、12、18、 24 小時後的波前預測關係(粗棕線),初始位置 為紅箭頭處,黑箭頭指出源自同區域,但是相 位相差 24 小時的非線性內波。 圖 5. 根據 Niwa & Hibiya (2004) 內潮模 式建議,沿著 20.4N 內潮能量最大的位置進 行現場觀測,May 11, 2005: ●: FB1 (20.4o N, 119oE), ○: FB2 (20.4oN, 120oE), ◆: Revelle (20.5oN 119.9oE), ■: OR3 (20oN, 120.5oE), □: FR1 (21o
N, 121.25oE) 與遙測資料: May 11, RADARSAT ScanSAR 衛星影像, May 12, MODIS 影像的比較。 KdV 模式在內波振幅小於 0.4 倍水深的情況下(r=h/d < 0.4, Grue et al.,1999) ,適合用來 模擬弱非線性內波的波形以及傳遞,在圖 6 (120oE, 20.4oN)的情況下,r>1 表示此處屬於強 非線性內波,基本假設為穩態以及弱非線性效應的 KdV 理論則不適用 。 圖 6:上層 500 公尺溫度資料,對齊時間軸觀 測等溫線隨時間變化的情形 圖 7:恆春海脊以西(120.5o E, 20.4oN),溫度計 串在不同經度位置所紀錄到非線性內波通過 時的等溫線隨時間變化的情形
圖 8:從恆春海脊東側產生並越過的 M2 內潮能量傳遞路徑
討論與結論
在衛星影像上,南海北部非線性內波多集中在大陸斜坡的東沙環礁附近,這是由於此 區域有較多的衛星影像觀測,此區的非線性內波已經演化為多個波前的型態,而且淺水區 域的非線性內波對於海表面粗糙度的改變有較強烈的影響,因此此區在衛星影像上,也特 別較於容易觀測。 在非線性內波的傳遞及演化上,大部份在大陸斜坡上的非線性內波,其起源來自於 120oE~122oE 的呂宋海峽,在 120oE 以西可用一階的 KdV 理論來描述其波形及傳遞速度, 而從 120.5oE~119oE 的演化過程,則可由 KdV dnoidal function (Apel, 2003) 來模擬(圖 9)。 至於非線性內波的產生機制尚需要更多的研究以及更多往上游位置的現場觀測,目前較多 人支持的假設有二,從巴擔島產生的內潮所演變(Chao et al., 2006)或者是由恆春海脊處的山 後駐波所衍生。前者假設沒有恆春海脊,非線性內波的振幅將有可能會更大,但是卻遺漏 了假如沒有巴擔島,恆春海脊也會產生非線性內波的可能性。而後者的假設則推測由於強 烈的亂流以及消散性環境影響,使得巴擔島以東的山後駐波無法在恆春海脊與巴擔島之間 產生非線性內波,恆春海脊以西的山後駐波也無法向東形成非線性內波。
發表或投稿之文章
1. Liu, Cho-Teng , R. Pinkel, M.-K. Hsu, J. M. Klymak, H.-W. Chen, and C. Villanoy,
"Nonlinear Internal Waves From the Luzon Strait", Eos, Vol. 87, No. 42, pp. 449–451, 2006 2. Chao Yen-Hsiang, Ming-Kuang Hsu, Hsien-Wen Chen and Cho-Teng Liu,
"Sieving Nonlinear Internal Waves Through Path Prediction" submitted to International Journal of Remote Sensing
3. Lee, Chang-Wei, Yuan-Jie Chiou, Yen-Hsiang Chao, Ming-Kuang Hsu, William James Plant and Cho-Teng Liu,
"Thermocline Internal Waves in Luzon Strait" submitted to International Journal of Remote Sensing
參考文獻
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出席國際學術會議心得報告
計畫編號 NSC 95-2611-M-002-021 計畫名稱 呂宋海峽線型內波的產生機制(Ⅲ)--總計畫 出國人員姓名 服務機關及職稱 劉倬騰,台灣大學海洋研究所,教授會議時間地點 Girdwood, Alaska U.S.A 2007 年 8 月 26 至 31 日
會議名稱 美國海軍研究室主辦的南海內波研究研討會
發表論文題目 Remote Sensing Surface Roughness and Nonlinear Internal waves from Luzon Strait
一、參加會議經過 本會議是由美國海軍研究室物理海洋研究的計畫經理,與水下聲學研究的計畫經理共同主 持,出席人員包括台美雙方參與南海內波研究的物理海洋科學家,各自報告在過去三年內, 共同研究南海內波及內波對水下聲學的影響的研究心得,以及參與討論。 南海的內波是世界上最大的內波,這已經經過與會學者多方面證實。由於內波的振幅巨大, 使得他的非線性現象非常特殊,一般的線性波浪理論根本無法解釋南海內波的形成、行進、 演變等等的現象,且參與的學者都只能夠捕捉到內波片面的訊息,所以要舉辦這次的會議, 讓與會的學者,各自發表其在海上偵測到的內波現象。 本人的報告如附件一,報告的重點是我們在三年來對於南海巨型內波的形成、位置及演變過 程的研究,基本上我們認為南海巨型內波是在恆春海脊上形成的,當然,巴擔島已經將部份 的正壓潮轉換成斜壓潮,對於內波的形成也是有貢獻的。至於議程及其他與會人員的報告, 也摘錄於附件二與三中。 二、與會心得 聽過各人的南海內波研究,對於南海內波的複雜性,有充份的體認,似乎還沒有人能夠充分 了解南海內波是如何形成的,大家對於南海內波的行進與演變,意見較ㄧ致,只是研究資源 有限,要再次共同執行大型研究將是數年之後了。 南海內波的研究,由於美方多數學者的參與,在國內才受到重視,可見我國對科學研究的重 要性,缺乏自主性,這種現象也很可能發生在其他的學門。 海洋研究裏面,耗費資源最多的就是船期,在這方面,全數由我方支援似乎不盡合理,且我 方所學到的科技,與所付出的船期費用,似乎不成正比,因為船期的每日實際費用在新台幣 40 萬元以上,唯有將船期的費用列成計畫經費的一部份,才能合理反應我方所投入台美雙方 合作研究南海內波的資源。 台美雙方合作研究,我方雖可學到一些新的科技,但是海研一號探測人員的感受是,出海的 航次安排及海上實驗,幾乎都由美方資深教授主導,主因是我方派出的學者,常常是年資淺, 或者內波知識不足,因此,這方面有極大的改善空間,希望未來的國際交流計畫,能夠以我 國資深學者對應外國資深學者,才會有適當的交流方式、過程與成果。
A steady-state, weakly non-linear internal waves are best described by Korteweg de Vries (KdV) equation:
A +CA +αAA +γCA = 0 t 1 xx 1 xxx
2 x −Cnt A(x,t) = A0sech ()
L
where A0 is the amplitude of NLIW, α
is the coefficient of nonlinear term, γ
is the coefficient of dispersion term, L is half-width of NLIW, C1 = phase velocity of mode 1 of linear internal wave (LIW)
theory. C= phase velocity of non-linear internal wave n
αA0
=> C= Cn 1 +
3
Evolution of NLIW
Prediction of NLIW Propagation over
Case Satell ite Syste m Date UTC A/ B ty pe Starti ng longit ud e Predicted propagation (km) % erro r NSCS Shelf: 2 1 Terra Terra MODI S MODI S 2003041 8 2003050 7 2:55 3:25 A A 117.8° E 117.8° E 126 133 -2.4 % -4.7 %
附件二:南海內波研究研討會議程
August 26-27 QPE sessions
Date/Time Person/Group presentations Tue Aug 28
800 T Paluszkiewicz - opening remarks
810 TY Tang on SCOPE subprojects
830 RC Lien on trapped core behavior of NLIW on shelf 845 M. Alford M2 vs. K1, and energy flux of NLIW
900 YJ Yang on MODE-2 waves
915 R Pinkel, J Klymak on modeling energetics 930 L St. Laurent, H Simmons
945 YH Wang on Dongsha bio production vs. NLIW 1000 P Niiler, L Centorini on determining Cp with >3 GPS drifters 1015 S Ramp on moorings between Batanes
1030 D Farmer on IES data & TC movement 1045 B Reeder
1100 M Huei, JH Tai
1115 C Lee, YT Chang, J Martinon AUV 1130 D Rudnick on best path of AUV 1145
1200 lunch
1300 J Lynch on SW06, shallow water acoustics of NJS 1315 J Nash,
1330 D Susanto on acoustic reflectivity with CTD data 1345 Q Zheng on generation of NLIW
1400 C Jackson empirical model of NLIW source at 121.5E 1415 Y Zhao, T Liu deriving ocean current from contiguous SAR
1430 CT Liu NLIW evolution west of Hengchun Ridge, RABBI 1445 break
1500 T Peacock
1515 D Holm MLCM on modelling strongly non-linear 1530 K Helfrich discussion of energetics from IT 1545 O Fringer SUNDANS model
1600 P Gallacher ONR models
1615 D Ko NFS model on predicting NLIW 1630 K Winters
1645 SY Chao, PT Shaw Wed Aug 29
800 T Duda
800 groups meet to discuss projects (rapporteurs needed) 945 break
1015 group meetings continue 1200 lunch
1300 rapporteurs report on group meetings 1430 group meetings
1830 NLIWI dinner Fri Aug 31
830 individual discussion with Terry 1200 ONR closes meeting
附件三:會議報告摘要
2007/08/28 AM
Laurent: opening remarks. 3 & 1 minute warning with paper Ren-Chieh Lien:
Trapped core as seen in mooring data; K.E. changes along propagation
Energy level alternates, largest at spring tide (2005/4/22), and slightly smaller at next spring tide (e.g. 2005/5/6)
None in Jan/Feb;
Spring 2006/2007, 1 wave/day; July-Sept: 2 waves / day; vs. OSU model Tang TY: Briefing on sub-projects in SCOPE, nothing on his own project. Mathew Alford:
K1 & M2 spring tide; M2 tide dominates, but NLIW happens once per day
(LCT: NLIW happens when K1 & M2 are in phase in changing from east to westward current, which happens at most once per day;
LCC: name and list events of NLIW as observed in SAR & modis images, plot u(t) for K1, M2, and K1+M2;
mark the phase of changing current, list the time; also, estimate their crossing time at 120E )
Diurnal flux of 20 kW/m at Spring tide? (or in Spring season?), mean -7.25 kW/m Yang YJ: Mode-2 wave
Jody Klymak & Pinkel: Bathy effect in LIW & NLIW
energy flux is about 17 kW/m from p’u’
internal tidal rays from shelf break towards shallow water: mostly dissipated, little reflected This is a study using 2-D model of GCM type, at 50 m resolution
Laurent:
Based on Chris Jackson’s prediction to track NLIW
Chang et al. ~ 10kW/m towards shelf, only 0.5 kW/m on shelf YH Wang:
Dongsha Atoll has 6% slope outside the rim of coral.
O1-u (?) has 180-degree of chase change at thermocline, ~75 m depth. L. Centorini & P. Niiler
3 or more Drifting T-chains (dz < 2.5 m) can give phase velocity of NLIW (amplitude and direction) Cn ~ 1.069 C1 ~ 1.069*2.61
Trying to find high frequency part of NLIW 8/28 1pm
Jim Lynch
The low frequency component of the shallow water acoustic experiment Craig Lee: Glider-based observation of the Kuroshio
Glider observed strong B.C.
Char. Annual cycle and associate meso-scale Spray – 50 kg & 2 m length, dive 1000 m depth Seaglider – behave like long-term mooring Dan Rudnick
Crossing Kuroshio path of Tmin & Lmin are different (minimal time vs. minimal distance) Repeated occupations of a section
e.g. Smin core moved offshore during these repeated cross sections mesoscale current dominates over variation of Kuroshio
Zheng QA
Tide and other dynamic parameters determine the density strength Reynolds #: Rc = UD/Ah
Dwi Susanto
Acoustic reflection coeff. (R) as the indicator of thermocline variability in SCS R = ( 2C2 - 1C1)/ ( 2C2 + 1C1)
CTD data gives i Ci of each layer, then R can be computed
Chris Jackson
MODIS images of sun glint shows NLIWs well 2007/4/21 shows big ring that centers at 121.5E Max. westward current is lag/lead (?) 2.5 hour of ?? => On/off switch of NLIW generation in Luzon Strait => LCT: line-segment along 121E should be a better source 2007/8/6, 8/4, NLIW east of Luzon
Darryl Holm
MLCM (Multiple-layer columnar Model) Strongly nonlinear model
Relative relation among models:
SUNTANS (fully nonlinear, 3d model) Ù MLCM Ù ROMS
Finite volume code, 20 min for 10 steps with 1500 nodes on Intel 2 GHz PC Stabilize BT mode, smoothes non-hydrostatics pressure
Karl Helfrich
Dynamics of the emergence from the internal tide Oliver Evinger
Simulation of NLIW in the SCS using SUNTANS model Generation region seems to be at the 121E
Peak NLIW in source region seems to be in phase with eastward (towards Pacific) current Hydrostatic, hydrojump, left of sill, flood tide
Lee waves vs. flood (?) wave
As ebb tide slows down, the hydraulic jump moves leftward, and water sinks at east of sill, and forms the forward slope of nliw
dx = 500 m => NLIW develops too slow dx = 1000 m => no NLIW
Internal Tide develops into internal bore DS Ko
2 km NFS model can predict the location of LIW front that co-locate with NLIW front Chao, Ko et al. suggest western ridge dampens the IW energy,
Kraig Winters (SIO)
modelling NLIWs in SCS is not simple 1. How do they dissipate? (DJL iwp’s)
2. How are they formed? (IB, high resolution, dx~30 m is still too coarse) 3. How do they evolve (may be workable)
NLIW starts at about 70 km west of SILL
Mode 2 travels at about 4/9 ~ 4/10 speed of mode Intensification + dispersion < 250 km
Dissipation+ dissipation at 300 km
Changing stratification still result large jump `
08/29 AM
Nash & Duda: SW06 Briefing
All arrival times are possible – (-pi, pi) vs. tidal phase Large u at shelfbreak, but weak u at inner shelf Weak u at shelfbreak, butlarge u at inner shelf
(Ping-Tung’s comment: large U at shelf break means large mixing, less stratification, therefore, difficult to generate NLIW, and weak NLIW at inner shelf)
Shelfbreak is the source of NLIW going both directions (to inner shelf and to deep sea); model result shows the energy propagation vs. (x, t), NLIW propagate to inner shelf is more energetic
Jim Moun
K.E.. ~ APE in SCS and in NJ Shelf
Mode-2 waves are Varicose waves that are less energetic, but more turbulent
Transition from depression wave (eta<15 m) to elevation wave (eta<5m) In 2-layer model with mean flow: h1/h2 = (C-U0)/(C+U0)
A. Scotti
Modelling on subcritical generation of NLIW in NJS
Barotropic tide at shelfbreak creats a rich baroclinic field, even at subcritical speed Frank Henyey (UW/APL):
Terry: Discussion on dividing groups
Session 1: RS & model group; mooring group, acoustic group Session 2: report of each group
8/30 13:00 1. Hans:
R. Pinkel
When wind speed W>10 m/s, or 14 knots (ship speed or wind speed?), satellite can (cannot) see NLIW NLIW: naked eyes, ship radar and coherence radar can see all NLIW, why satellite could not see them all? LCT:
1. because satellite data are not available at everyday, nor at every place, therefore, most NLIWs were not mapped by satellite.
2. In 2005 experiment, every NLIW packet in the satellite image was observed by satellite. But, SAR image often shows only the leading wave or the first two waves in a NLIW packet.
2. J. Moun:
PE, APE are not well defined, only KE is. F. Henyey will clarify this. Frank Henyey: relation between PE & KE are best defined in DJL equation. Hamiltonian gives a better expression.
DJL is based on energy balance and is a better equation to work on. .
3. Ben:
Acoustics: Physics of acoustic propagation
Surface wave, IT, fronts, seabed, NLIW and anisotropy – all influence acoustic propagation Terry: naming the NLIW events in SCS for easy cross-referencing.
4. Oliver
Strongly NLIW models (2d + MULTILAYER) Weakly NLIW (KdV, eKdV)
Surface currents Uiw of NLIW & Ubg of background Dx < 100 m is necessary
Surface wave models
wave action equation => O (1 m) for resolution Model for the wave spectral form => O( 1 cm) and predict small scale wave from large scale wave => backscattering models for remote sensing
Ù Empirical models using tidal information to predict arrival of NLIW (Chris Jackson: phase in + 10%, amplitude ?
Understand all the NLIW models => strongly NLIW models Quantifying uncertainties in every step
1. Surface wave models - initial spectra - surface currents
- greatest uncertainty: wind forcing, dissipation, wave-wave interaction 2. Remote sensing
3. NLIW:
arrival time (phase): +10% from tidal cycle
greatest uncertainty: u, du/dx, amplitude, # of waves in a packet >> resolution, < 100 m in SCS, < 20 m in NJS
>> bathymetry
>> stratification/currents due to seasonal and meso-scale variability