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由于开尔文-亥姆霍兹不稳定性导致的流体混合如何真正起作用
物理海洋学家可能对这种重要类型的剪切不稳定性中现实雷诺数混合的解剖结构有误解。
来源:Eos杂志来源：地球物理研究杂志：海洋
在海洋系统中引发湍流和混合的最重要的流体动力学不稳定性之一是一种特定类型的剪切不稳定性，称为开尔文-亥姆霍兹 (KH) 不稳定性。当我们想到 KH 不稳定性时，我们大多数人——受到在低雷诺数下进行的大量实验和数值模拟的启发——设想快速形成特征性的翻滚巨浪，这些巨浪在重力作用下变得不稳定，最终塌陷成湍流。
基于浅海河口系统的创新声场数据、实验室实验和高分辨率理想化模拟，Lefauve 等人。 [2026]表明，在高雷诺数的真实地球物理流中，湍流的路径可能完全不同。核心结果是，主要的混合途径不是初级 KH 巨浪核心的翻转和塌陷，而是最强的混合发生在连接相邻巨浪的薄“辫子”中，其中强烈的局部剪切产生二次不稳定性和湍流。
虽然这一结果并不是全新的，尽管它可能在海洋学研究界并不广为人知，但这项研究在几个重要方面具有创新性。首次使用多波束回声测深现场数据来获得 KH 不稳定性几何形状的无失真视图，从而准确估计能量“辫子”的斜率。基于此，作者引入了一个预测缩放框架，其中仅使用局部辫子斜率、剪切力和层厚度即可确定耗散和标量混合。另一个新颖的贡献是识别了一个完整的以辫子为中心的生命周期——细辫子锐化到厘米级，在辫子本身上形成二级类似KH的结构，过渡到大约0.1 m的湍流，最后衰变成无组织的湍流细丝。
—Lars Umlauf，JGR 编辑：海洋