
【化】 wind stress
wind
【醫】 anemo-
stress
【化】 stress
【醫】 stress
風應力(Wind Stress)是地球物理學(尤其是物理海洋學和氣象學)中的重要概念,指風作用于海面或地表時産生的切向力(摩擦力)。其核心含義可從漢英詞典角度及科學定義兩方面解釋:
風對海洋表面或陸地表面施加的水平拖曳力(drag force),是動量從大氣向海洋或地表傳輸的直接物理量。其方向與風向平行,是驅動表層海水運動(如洋流、波浪)和影響氣候系統的關鍵因子。
(來源:《大氣科學名詞》(科學出版社);《海洋學大辭典》(上海辭書出版社))
風應力($tau$)的物理本質是湍流剪切應力,其大小由風速、空氣密度及海表粗糙度共同決定。常用公式為:
$$ tau = rho_a cdot C_d cdot |U| cdot U $$
其中:
(公式來源:Large & Pond (1981), Journal of Physical Oceanography)
海洋環流驅動:
風應力是全球洋流系統(如赤道流、西邊界流)的主要驅動力。例如,太平洋的“信風”通過持續風應力堆積暖水,觸發厄爾尼諾事件。
(參考:National Oceanic and Atmospheric Administration [NOAA], Ocean Currents)
海浪與風暴潮生成:
強風應力通過能量傳遞生成海浪,并在台風期間引發風暴潮,對海岸帶安全構成威脅。
(參考:World Meteorological Organization [WMO], Guide to Wave Analysis)
氣候模型參數化:
在氣候模拟中,風應力是耦合大氣-海洋模式(AOGCM)的核心邊界條件,直接影響熱鹽環流(THC)的模拟精度。
(參考:Intergovernmental Panel on Climate Change [IPCC] Reports)
美國地球物理聯合會(AGU):
Wind stress: The tangential force per unit area exerted by wind on the ocean surface, driving ocean currents and wave development.
英國國家海洋學中心(NOC):
Wind stress quantifies the momentum transfer between atmosphere and ocean, critical for understanding ocean dynamics.
《海洋科學百科全書》(Encyclopedia of Ocean Sciences):
風應力是風與海面摩擦作用産生的剪切力,其空間分布控制着全球表層環流格局。
(學術出版社,2019年第三版)
風應力(Wind Stress)作為大氣-海洋界面的動量通量,是海洋動力學和氣候研究的核心物理量。其精确量化對預測洋流、模拟氣候變化及防災減災具有重要意義,需通過實地觀測(如浮标、衛星遙感)與數值模型協同驗證。
風應力(Wind Stress)是大氣與海洋界面相互作用的重要物理概念,具體指風對海面或地表産生的切向作用力。以下是詳細解釋:
基本定義
風應力是風力作用于水體表面時産生的剪切應力,通常用公式表示為:
$$
tau = rho_a C_d |mathbf{U}| mathbf{U}
$$
其中,$tau$為風應力,$rho_a$為空氣密度,$C_d$為拖曳系數,$mathbf{U}$為風速矢量。該公式體現了風速與應力之間的非線性關系。
作用與影響
測量挑戰
風應力無法直接測量,需通過間接方法(如風速觀測結合拖曳系數模型)推算。複雜海況(如波浪破碎、飛沫效應)會增加測量誤差。
研究進展
近年來,數值模拟技術(如海洋環流模型)的改進提升了風應力預測精度,但參數化方法(如拖曳系數選擇)仍存在争議。
如需進一步了解風應力在特定領域(如極地海洋學)的應用,可查閱海洋動力學或氣候模型相關文獻。
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