On the response of a stratified ocean to wind and air pressure

Summary

A solution of equs. (2.1)–(2.5) in the frequency-wave number-domain is given. The ocean is supposed to be exponentially stratified and horizontally unlimited. Friction is included. The response functions of a shallow ocean which corresponds to the Baltic Sea with respect to stratification and depth are displayed in Figs. 2 and 3. Wave numbers cover the range from 10⁻⁷ cycles/meter to 10⁻² cycles/meter, frequencies range from 10⁻⁴ cycles/hour to 10² cycles/hour. The driving forces are wind and air pressure. The horizontal velocity response is governed by wind over most of the frequency-wave number plane. Maximum amplitudes occur at inertial and internal wave frequencies. Internal waves are the dominant features of the ζ-response.

Zusammenfassung

Im Frequenz-Wellenzahlen-Bereich wird eine Lösung des Gleichungssystems (2.1)–(2.5) für interne Wellen und Oberflächenwellen eines exponentiell geschichteten Meeres konstanter Tiefe mit Horizontal- und Vertikalreibung angegeben. Die erregenden Kräfte sind Wind- und Luftdruckschwankungen. Das Response-Verhalten eines flachen unbegrenzten Meeres, dessen Schichtung und Tiefe der Ostsee entspricht, wird in Abb. 2 und 3 für den Wellenzahlenbereich 10⁻⁷m⁻¹ bis 10⁻²m⁻¹ und den Frequenzbereich 10⁻⁴h⁻¹ bis 10²h⁻¹ angegeben. Es zeigt sich, daß hinsichtlich der Horizontalbewegung Luftdruckschwankungen vorwiegend Oberflächenwellen, Windschwankungen hingegen Trägheits- und interne Wellen erzeugen. Bei den Vertikalbewegungen dominieren die internen Wellen.

Résumé

Dans le domaine de la fréquence et du nombre des vagues est donnée une solution des équations (2.1) et (2.5) pour des ondes internes et des ondes de surface d'une mer stratifiée exponentiellement de profondeur constante avec frottement vertical et horizontal.

Les forces génératrices sont constituées par les variations du vent et celles de la pression atmosphérique.

Les formes de la réponse d'une mer illimitée, peu profonde et qui correspond à la stratification et à la profondeur de la Baltique sont données par les fig. 2 et 3: les nombres relatifs aux vagues s'étendent de 10⁻⁷ cycles/mètre à 10⁻² cycles/mètre, et ceux relatifs aux fréquences, de 10⁻⁴ cycles/ heure à 10⁻² cycles/heure.

Il est démontré que la vitesse horizontale est engendrée par les vagues de surface dues aux variations de pression et par les ondes d'inertie et internes dues aux variations du vent. Les ondes internes dominent dans les mouvements verticaux.