淺談內孤立波

真相追追追

印尼潛艦遭「內孤立波」拖海底,這種巨力波浪從何產生?– 科技新報發布於2021年5月04日

海浪是發生在空氣與海水交界處的表面波;當海水中存在著密度不同的分層界面時,發生在海面下的波動即稱為 內波internal wave),就如同下列這個玩具

來看一則內波的示範影片,利用油與水來模擬因溫差或鹽差而產生不同密度的海水分層

中間隔板是下方密度較高海水的障礙物,可模擬成直布羅陀海峽中凸起的海脊 Camarinal Sill,這種障礙可在條件適當時產生巨大振幅的內波

至於 孤立波(solitary wave),這是只有一個波而其波長為無限長的非線性波動,瘋狗浪或是海嘯就是其中典型的例子。在明渠流的水道中,它是波形只有一個波峰而波谷則呈平坦的形狀,波高在傳遞過程中幾乎保持固定不變

在下則實驗中,當船加速至接近 臨界速度 時,船尾波的兩側羽狀波紋會逐漸疊合而成為一個直線波,其屬於孤立波

與戰鬥機突破音速時的音爆類似

位於英格蘭西南部的塞文河流入布里斯托灣的河口處,於新月與滿月發生大潮時,吸引衝浪客在河水中衝浪的波動也屬於孤立波

回來看新聞中提及的龍目海峽(Lombok Strait),該海峽北接爪哇海,南接印度洋。由於水深比麻六甲海峽還深,屬於巨型油輪通行的黃金水道

龍目海峽同時也是溫鹽環流系統中,太平洋表面暖流流向印度洋的主要通道之一

氣象衛星 Landsat 8 曾在該處拍攝到海水中的內孤立波 → Landsat 8 Observation of the Internal Solitary Waves in the Lombok Strait

結論:
當潮汐或洋流經過海底障礙物時,會擾動不同密度水層之間的界面。
這些內波可具有不同的波速,波速較快的長波長之波動會追上短波長的浪潮,從而將許多浪的能量聚集在一起,適當條件下就會產生具有巨大能量的內孤立波。至於發生的時間點則具有不可預測性,就如同瘋狗浪這種湧浪一樣。

同場加映

瘋狗浪