海洋環流物理學

本書較系統地概括了海洋環流的理論基礎和某些近代研究成果。敘述了波動的產生、旋轉流體、密度流、准地轉運動、粘性層流、剪切湍流、風生環流、層化、熱鹽對流、溫躍層和密度躍層的基本內容及其近代發展。重點介紹大洋風生環流理論、海洋熱力學和混合效應。本書可供海洋、水文、氣象、流體力學、數學力學工作者、大專院校師生學習參考。

第一篇

第一章波的產生......................................................(1)

1.1理想流體理論的回顧............................................(1)

1.2表面重力波的回顧................................................(8)

1.3氣壓擾動引起的重力波.........................................(11)

1.4統計共振理論......................................................(15)

1.5平行剪切流的穩定性.............................................(18)

1.6剪切流不穩定產生的重力波..................................(24)

參考文獻......................................................................(33)

第二章旋轉流體.................................................(34)

2.1科氏力的回顧.......................................................(34)

2.2旋轉剛性與慣性波..............................................(36)

2.3位勢渦度守恆.......................................................(41)

2.4兩個例子.............................................................(45)

2.5旋轉球環中的β效應..............................................(47)

2.6慣性西部邊界流..................................................(51)

2.7另一類西部邊界流................................................(54)

參考文獻和補充讀物...................................................(57)

第三章密度流.........................................................(58)

3.l非旋轉淺水理論的回顧..........................................(58)

3.2旋轉流體中的靜力學近似.......................................(59)

3.3守恆定理...........................................................(61)

3.4慣性-重力波和開爾文波.......................................(64)

3.5通過旋轉開渠的流動.............................................(67)

3.6密度略有差異的流體層中的內部運動........................(71)

3.7旋轉地球上的淺水理論........................................(77)

參考文獻..................................................................(80)

第四章准地轉運動.................................................(81)

4.1淺水理論向准地轉理論的過渡.................................(81)

4.2准地轉渦度方程..................................................(86)

4.3正壓不穩定.....................................................(90)

4.4斜壓不穩定.........................................................(94)

4.5地轉流的能量學....................................................(99)

4.6行星波............................................................(101)

參考文獻.................................................................(103)

第五章粘性層流..................................................(104)

5.1奈維-斯托克斯Navier-Stokes方程的回顧...............(104)

5.2埃克曼層流......................................................(108)

5.3參量埃克曼理論................................................(110)

參考文獻..............................................................(117)

第六章剪切湍流..................................................(118)

6.1粘滯剪流的穩定性.............................................(118)

6.2雷諾方程組......................................................(123)

6.3光滑導管中的粗糙相似律....................................(127)

6.4均勻各向同性湍流.............................................(129)

參考文獻...............................................................(137)

第七章風生環流..................................................(139)

7.1湍流埃克曼層...................................................(139)

7.2動量往何處去？ ................................................(142)

7.3斯維爾德魯普（Sverdrup）理論............................(145)

7.4慣性西部邊界層................................................(151)

7.5和觀測資料的比較............................................(154)

參考文獻.................................................................(156)

第八章風生環流附篇.............................................(159)

8.1 湍流埃克曼層的深度.........................................(159)

8.2廣義埃克曼輸運..............................................(165)

8.3風應力—渦旋相互作用的例子................................(171)

8.4赤道潛流...........................................................(174)

參考文獻..................................................................(180)

第二篇

第九章層化.........................................................(183)

9.1狀態方程與微團法Parcel meehod.......................(183)

9.2 旋轉層化流體....................................................(187)

9.3布辛涅斯克（Boussinesq）近似..........................(191)

9.4內波...............................................................(195)

9.5層化剪流中的臨界層..........................................(199)

9.6層化剪流的不穩定性..........................................(203)

9.7剪切對不穩定層化的影響——蘭繆爾

（Langmuir）環流.......................................(208)

9.8波-波相互作用...................................................(212)

9.9慣性-重力波......................................................(224)

參考文獻............................................................(228)

第十章對流.........................................................(230)

10.1緒言...............................................................(230)

10.2臨界瑞利（Rayleigh）數.................................(233)

10.3功率積分.........................................................(237)

10.4有限振幅對流..................................................(240)

10.5 大普朗特（Prandtle）數時的對流.....................(248)

10.6熱力湍流的相似理論..........................................(247)

10.7蒸發對流.........................................................(252)

10.8鹽量對流.........................................................(255)

參考文獻..................................................................(256)

第十一章熱鹽對流................................................(258)

11.1緒言................................................................(258)

11.2溫-鹽層化的不穩定性......................................(260)

11.3鹽指和較大尺度運動的相互作用...........................(267)

11.4向湍流的過渡...................................................(273)

11.5在暖鹹水層上的冷淡水層....................................(277)

11.6普遍的熱力學關係式.........................................(279)

11.7強迫對流.........................................................(287)

參考文獻.................................................................(292)

第十二章水平對流和溫躍層.................................(294)

12.1非旋轉的溫躍層................................................(294)

12.2旋轉球環中的溫躍層..........................................(300)

12.3旋轉球扇區中的溫躍層.......................................(308)

參考文獻...............................................................(316)

附錄海洋密度躍層................................................(317)

參考文獻.................................................................(327)