
【化】 wind stress
wind
【医】 anemo-
stress
【化】 stress
【医】 stress
风应力(Wind Stress)是地球物理学(尤其是物理海洋学和气象学)中的重要概念,指风作用于海面或地表时产生的切向力(摩擦力)。其核心含义可从汉英词典角度及科学定义两方面解释:
风对海洋表面或陆地表面施加的水平拖曳力(drag force),是动量从大气向海洋或地表传输的直接物理量。其方向与风向平行,是驱动表层海水运动(如洋流、波浪)和影响气候系统的关键因子。
(来源:《大气科学名词》(科学出版社);《海洋学大辞典》(上海辞书出版社))
风应力($tau$)的物理本质是湍流剪切应力,其大小由风速、空气密度及海表粗糙度共同决定。常用公式为:
$$ tau = rho_a cdot C_d cdot |U| cdot U $$
其中:
(公式来源:Large & Pond (1981), Journal of Physical Oceanography)
海洋环流驱动:
风应力是全球洋流系统(如赤道流、西边界流)的主要驱动力。例如,太平洋的“信风”通过持续风应力堆积暖水,触发厄尔尼诺事件。
(参考:National Oceanic and Atmospheric Administration [NOAA], Ocean Currents)
海浪与风暴潮生成:
强风应力通过能量传递生成海浪,并在台风期间引发风暴潮,对海岸带安全构成威胁。
(参考:World Meteorological Organization [WMO], Guide to Wave Analysis)
气候模型参数化:
在气候模拟中,风应力是耦合大气-海洋模式(AOGCM)的核心边界条件,直接影响热盐环流(THC)的模拟精度。
(参考:Intergovernmental Panel on Climate Change [IPCC] Reports)
美国地球物理联合会(AGU):
Wind stress: The tangential force per unit area exerted by wind on the ocean surface, driving ocean currents and wave development.
英国国家海洋学中心(NOC):
Wind stress quantifies the momentum transfer between atmosphere and ocean, critical for understanding ocean dynamics.
《海洋科学百科全书》(Encyclopedia of Ocean Sciences):
风应力是风与海面摩擦作用产生的剪切力,其空间分布控制着全球表层环流格局。
(学术出版社,2019年第三版)
风应力(Wind Stress)作为大气-海洋界面的动量通量,是海洋动力学和气候研究的核心物理量。其精确量化对预测洋流、模拟气候变化及防灾减灾具有重要意义,需通过实地观测(如浮标、卫星遥感)与数值模型协同验证。
风应力(Wind Stress)是大气与海洋界面相互作用的重要物理概念,具体指风对海面或地表产生的切向作用力。以下是详细解释:
基本定义
风应力是风力作用于水体表面时产生的剪切应力,通常用公式表示为:
$$
tau = rho_a C_d |mathbf{U}| mathbf{U}
$$
其中,$tau$为风应力,$rho_a$为空气密度,$C_d$为拖曳系数,$mathbf{U}$为风速矢量。该公式体现了风速与应力之间的非线性关系。
作用与影响
测量挑战
风应力无法直接测量,需通过间接方法(如风速观测结合拖曳系数模型)推算。复杂海况(如波浪破碎、飞沫效应)会增加测量误差。
研究进展
近年来,数值模拟技术(如海洋环流模型)的改进提升了风应力预测精度,但参数化方法(如拖曳系数选择)仍存在争议。
如需进一步了解风应力在特定领域(如极地海洋学)的应用,可查阅海洋动力学或气候模型相关文献。
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