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- Title
Internal Wave Observations in the South China Sea: The Role of Rotation and Non-Linearity.
- Authors
Farmer, David; Qiang Li; Park, Jae-Hun
- Abstract
Observations of internal waves travelling across the deep basin of the South China Sea provide an opportunity for exploring the effects of rotation and non-linearity on their evolution. Time series measurements using inverted echo-sounders at three locations illustrate the progressive steepening of the internal tide generated in Luzon Strait and the subsequent development of short non-linear internal wave trains. Potential mechanisms for internal tide generation are discussed in terms of tidal beam interaction with near-surface stratification and mode 1 response to flow over a ridge. For transformation of an internal tide under the influence of non-linearity and rotation, we apply Boyd's (2005) criterion for wave stability in a rotating flow to separate waves dominated by non-linearity, which can be expected to steepen and break, from waves that are inhibited from breaking due to rotational dispersion of energy into internal inertial gravity waves. Wave breaking in this context refers to the point at which the wave becomes steep enough for non-hydrostatic effects to come into play, with the subsequent generation of a short period non-linear internal wave train. For a monotonic M2 internal tide generated over the eastern ridge, breaking is predicted close to the location at which remotely sensed images first indicate the presence of short non-linear internal waves; steepening of a K1 internal tide, on the other hand, is predicted to be dispersed by rotational effects before steepening. Time series observations acquired just west of the eastern ridge provide initial conditions for applying the stability criterion to mixed internal tides over a spring-neap cycle and for comparison with time series measurements at two additional sites further west. When the stability criterion is applied to wave slopes, initial conditions predicted to be unstable generally result in the formation of high frequency non-linear internal wave trains. In the case of initial conditions for which rapid steepening is not predicted we see evidence of the interaction between rotation and non-linearity, specifically the formation of ‘corner waves’ with the characteristic parabolic shape first predicted by Ostrovsky (1978).[Traduit par la rédaction] L'observation des ondes internes parcourant le bassin profond de la mer de Chine méridionale fournit une possibilité d'étudier les effets de la rotation et de la non-linéarité sur leur évolution. Des séries chronologiques de mesures faites à l'aide d'échosondeurs inversés à trois endroits montrent l'accentuation progressive de la marée interne générée dans le détroit de Luzon et la formation subséquente de courts trains d'ondes internes non linéaire. Nous discutons des mécanismes possibles de génération de marée interne en fonction de l'interaction du faisceau de marée avec la stratification superficielle et la réponse du premier mode à l'écoulement au-dessus d'une crěte. Pour la transformation d'une marée interne sous l'effet de la non-linéarité et de la rotation, nous appliquons le critère de Boyd (2005) sur la stabilité des vagues dans un écoulement en rotation pour séparer les vagues dominées par la non-linéarité, qui devraient éventuellement devenir plus abruptes et déferler, des vagues qui sont empěchées de déferler à cause de la dispersion rotationnelle de l'énergie en ondes de gravité inertielle internes. Le déferlement dans ce contexte désigne le point auquel la vague devient suffisamment abrupte pour que des effets non hydrostatiques entrent en jeu et entraînent la génération subséquente d'un train d'ondes internes non linéaires de courte période. Pour une marée interne M2 monotone générée au-dessus de la crěte est, le déferlement est prévu près de l'endroit où des images de télédétection indiquent initialement la présence de courtes vagues internes non linéaires; il est prévu, d'autre part, que l'accentuation d'une marée interne K1 se dispersera avant l'accentuation par les effets rotationnels. Des séries chronologiques d'observations acquises juste à l'ouest de la crěte est fournissent les conditions initiales pour l'application du critère de stabilité à des marées internes mixtes sur un cycle vive-eau/morte-eau et pour la comparaison avec des séries chronologiques de mesures faites à deux autres endroits plus à l'ouest. Quand le critère de stabilité est appliqué aux pentes des vagues, les conditions initiales qui ont été prévues instables aboutissent généralement à la formation de trains d'ondes internes non linéaires de f
- Subjects
LUZON Strait; SOUTH China Sea; INTERNAL waves; GEOLOGICAL basins; TIME series analysis; GRAVITY waves
- Publication
Atmosphere - Ocean (Canadian Meteorological & Oceanographic Society), 2009, Vol 47, Issue 4, p267
- ISSN
0705-5900
- Publication type
Article
- DOI
10.3137/OC313.2009