Über den Einfluß fluktuierender Windfelder auf ein stetig geschichtetes Meer

Zusammenfassung

Am geschichteten Meer werden die erzwungenen Schwingungen theoretisch untersucht, die ein an der Oberfläche angreifender Wind hervorruft. Grundsätzlich entsteht an der Oberfläche eine Grenzschicht mit großer Horizontalgeschwindigkeit. Für den Fall, daß ihre Ausdehnung klein gegenüber der inneren Region ist, werden die erzwungenen Schwingungen (Abschnitt 2) analytisch berechnet. Interne Wellen oberhalb der Trägheitsperiode sind klein und auf sehr kleine Wellenzahlen beschränkt. Die physikalische Erläuterung sowie die Tatsache, daß einige spezielle Windfelder keine internen Wellen anregen können, bringt Abschnitt 3, die numerische Lösung für beliebige Frequenzen und Wellenzahlen Abschnitt 4.

Interne Wellen unterhalb der Trägheitsperiode werden hauptsächlich durch die Divergenz des Windfeldes hervorgerufen, solche oberhalb der Trägheitsperiode durch die Rotation des Windfeldes, und es ergeben sich unterschiedliche funktionale Zusammenhänge zwischen Wind und internen Wellen. Die hier vorgelegten Ergebnisse können nur mit Hilfe einer tangential an der Oberfläche angreifenden Kraft erhalten werden und weisen wesentliche Unterschiede gegenüber ähnlichen Ergebnissen auf, die für den Windeinfluß eine Volumenkraft annehmen.

Summary

The model of a stratified ocean is used for a theoretical study of the forced oscillations caused by the wind acting upon the surface. A boundary layer with high horizontal velocity is principally generated at the surface. If it is narrow as compared with the inner region, the forced oscillations (section 2) are computed analytically. Internal waves above the inertia period are small and confined to very small wave numbers. The physical explanation and the fact that special wind fields cannot generate internal waves, are given in section 3; the numerical solution for arbitrary frequences and wave numbers is treated in section 4.

Internal waves below the inertia period are mainly caused by the divergence of the wind field; those above the inertia period by the rotation of the wind field; and different functional connections between the wind and the internal waves are the results. The results presented here can be obtained only by means of a force acting tangentially upon the surface. They differ essentially from similar results based upon the assumption of a volume force for the wind effect.

Résumé

On étudie et on calcule analytiquement (paragraphe 2) pour une mer stratifiée, les oscillations provoquées par un vent s'attaquant à la surface. En principe, il se forme à la surface une couche-limite à grande vitesse horizontale. Les ondes internes au-dessus de la période d'inertie sont petites et se limitent à de très petits nombres d'ondes. Le paragraphe 3 donne l'explication physique et signale le fait que quelques champs de vent spéciaux ne peuvent pas provoquer d'ondes internes; le paragraphe 4 apporte une solution numérique pour des fréquences et des caractéristiques numériques d'ondes quelconques.

Les ondes internes au-dessous de la période d'inertie sont dues principalement à la divergence du champ de vent, celles au-dessus de la période d'inertie, à la rotation de ce champ; et on trouve des rapports fonctionnels distincts entre le vent et les ondes internes. Les résultats exposés ici ne peuvent être obtenus qu'à l'aide d'une force attaquant tangentiellement la surface, ils diffèrent notablement des résultats correspondants obtenus en admettant que l'influence du vent s'exerce sous forme d'une force non tangentielle.