海浪撞擊海岸會產(chǎn)生微小的水滴，稱之為浪花。海洋噴霧將熱量和水從海洋轉(zhuǎn)移到大氣中，但是科學(xué)家們還不確定是波浪破碎過程的哪個部分產(chǎn)生噴霧最多，是風(fēng)切變、飛濺還是波浪表面氣泡的爆裂。為了解決這個問題，科學(xué)家們在實驗室里進行了破波實驗。

研究使用了一個保齡球道大小的波浪槽，創(chuàng)造出了微型版的俯沖式破浪器，在這個破浪器中，浪峰會卷曲起來，然后向下俯沖，水用激光照射的熒光染料著色。

科學(xué)家們拍攝了海浪的慢動作視頻，以前所未有的細節(jié)觀察了海水噴射的形成過程。視頻顯示了從兩個不同有利位置進行的波浪實驗。在第一個鏡頭中，相機隨著波的移動而移動，而在第二個鏡頭中，相機相對于波是靜止的。當波浪穿過水箱時，可以清楚地看到微小的氣泡爆裂并產(chǎn)生浪花。這些水滴，其中許多比視頻中可見的要小，是用在線高速全息攝影測量。實驗表明，在破波過程中，海霧水滴的形成經(jīng)歷了三次不同過程：

當陡降波峰撞擊水面時，被陡降射流困住的氣泡破裂時，以及較小的氣泡到達水面并在破波結(jié)束后破裂時。該研究結(jié)果發(fā)表在AGU《地球物理研究快報》期刊上，可以幫助科學(xué)家們更好地理解當波浪撞擊海岸時，水和熱量是如何從海洋轉(zhuǎn)移到大氣中。通過突破破碎波產(chǎn)生液滴，波峰分布演化和小滴測距半徑下降到50μm，在淡水中許多重復(fù)斷裂事件期間機械產(chǎn)生切斷。

研究發(fā)現(xiàn)三個不同的液滴產(chǎn)生時區(qū)，首先是當射流撞擊波峰上游的自由表面時，第二個是當受到?jīng)_擊射流撞擊的大氣泡到達自由表面并爆裂時，第三個是當較小氣泡爆裂時在破碎過程后期到達自由表面。這些子過程分別占每次破碎事件產(chǎn)生653個液滴平均值的22％，44％和34％。大和小液滴的半徑范圍概率分布是由相交于冪律函數(shù)418μm的半徑。

博科園｜研究/來自：Geo Space

參考期刊《地球物理研究快報》

DOI: 10.1029/2019GL082831

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