臺大-九大-愛大共同探測激烈的凱爾文-赫姆霍茲不穩定波包與紊流

了解海洋小尺度流切不穩定(current shear instability)與紊流(turbulence)及對應的凱爾文-赫姆霍茲不穩定波包(Kelvin-Helmholtz billows)、紊流動能消散率(turbulence kinetic energy dissipation rate)與垂直渦黏係數(vertical eddy diffusivity/viscosity),對計算海洋能量由大到小尺度的轉換率、改善數值模式的紊流參數、估算海洋生物及化學物質濃度的時空變化和收支平衡等非常重要。

承2017年12月18日黑潮研究團隊與日本九州大學(Kyushu University)、愛媛大學(Ehime University)在本所討論合作探測黑潮強流過宜蘭海脊陡峭地形產生的流切不穩波與紊流(見:https://www.oc.ntu.edu.tw/?p=17729),三方團隊依計畫於5月11-21日以海研一號及海研二號研究船在宜蘭海脊上進行聯合觀測。張明輝老師首先於5月11日帶領本所團隊搭乘海研二號由基隆碧砂港出發到研究海域施放4組錨碇(照片1),進行定點高時空解析度的溫度與流速剖面觀測,並且於錨碇測站附近施放紊流儀(Rockland VMP 500)進行連續的紊流觀測(照片2)。

楊穎堅老師率本所探測團隊、日本九州大學應用力學研究所Takeishi Matsuno教授、Takahiro Endoh教授、Ekisuke Tsutsumi博士後研究員及Matsuno教授指導的研究生Akie Sakai小姐、愛瑗大學郭新宇教授指導的研究生Tsutsumi Eisuke小姐,於5月14日由基隆港搭海研一號至研究海域,施放TrurboMAP紊流儀、佐以LADCP/CTD觀測研究海域的紊流、背景場流場與水文之空間分佈與變化(照片3、4),探測期間宜蘭海脊上黑潮流速高達4節(2 m/s),海研一號回聲測深儀可以看到如梵谷畫風般的激烈凱爾文-赫姆霍茲不穩定波包充斥在陡峭的海底地形上(照片5)。

此次合作觀測所測得的資料非常豐碩,雙方計畫於2018年10月18-20日和2019年1月24-26日分別在本所和九州大學進行觀測成果分析研討會。此外,本所將派遣貴儀中心技術員參與日本鹿兒島大學實習船Kagoshima Maru於2018年11月的航次進行不穩定波串和紊流觀測。(撰稿:楊穎堅、張明輝,2018/5/21)

照片1 從海研二號研究船施放都卜勒流速儀及溫度計錨碇串。

照片2 在海研二號施放貴儀中心Rockland VMP 500紊流儀。

照片3 海研二號研究船之回聲測深儀觀測到海域的海底地形(紅線)與凱爾文-赫姆霍茲不穩定波包(水深50-150 m之間的反射強度擾動)。

照片4 從海研一號研究船施放九州大學TurboMAP紊流儀。

照片5 海研一號回聲測深儀觀測到如梵谷畫風般的激烈凱爾文-赫姆霍茲不穩定波包。