Structure-preserving stochastic parameterization of a barotropic coupled ocean-atmosphere model with Ornstein--Uhlenbeck noise
University of Hamburg（汉堡大学）；Max Planck Institute for Meteorology（马克斯·普朗克气象研究所）
本文首次将随机对流由Lie传输框架应用于简化耦合海洋-大气系统，通过随机拉格朗日动力学假设推导出随机流体方程，保持几何结构，并用Ornstein-Uhlenbeck噪声替代白噪声，提升预测性能。
2026-03-16 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Turbulent ice-ocean boundary layers in the well-mixed regime: insights from direct numerical simulations
本研究通过直接数值模拟验证了冰-洋边界层MML模型中盐与温度有效扩散系数相等的假设，构建了基于热驱动的简化模型，其预测与完整模型吻合良好，可用于估算界面通量与融化速率。
2024-04-15 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Optimisation of an idealised ocean model, stochastic parameterisation of sub-grid eddies
提出了一种精确描述高维混沌海洋系统亚网格尺度强迫的优化方法。使用一个简单的参数化方案，30公里分辨率的浅水海洋模式的速度分量进行了优化，具有相同的气候平均值和方差的粘性较小的7.5公里分辨率的模式。5天的滞后协方差也进行了优化，导致更准确的估计高分辨率的响应，迫使使用低分辨率模式。所考虑的系统是一个理想化的正压双环流，在两个决议是混乱的。使用的优化方案，我们发现并应用恒定的时间，但空间变化，强迫项等于时间积分强迫的次中尺度涡。一个线性随机项，独立的大规模流动，没有空间相关性，但空间变化的幅度和时间尺度被用来代表瞬态涡流。气候平均值，方差和5天滞后协方差的速度从一个单一的高分辨率集成被用来提供一个优化目标。不需要其他高分辨率统计数据。也不需要额外的编程工作，例如构建切线线性或伴随模型。本文的重点是优化方案和优化流程的精度。该方法可以应用于未来的调查，管理正压湍流的物理过程，它也许可以应用于帮助理解和纠正偏差的平均值和方差的一个更现实的粗糙或涡流允许的海洋模型。该方法是对当前参数化的补充，可以同时应用而无需修改。
2014-10-21 nlin.CD physics.ao-ph physics.flu-dyn
Stochastic mesoscale circulation dynamics in the thermal ocean
与绝热可压缩流体动力学中的类似效应类似，浮力梯度对不可压缩分层流的影响被认为是“热”的。热旋转浅水（TRSW）模型方程包含三个小的无量纲参数。它们是Rossby数、Froude数和浮力参数。在这三个小参数的TRSW模型方程的渐近膨胀导致确定性的热版本的鲑鱼的L1（TL 1）模型和热准地转（TQG）模型，在扩大附近的热准地转平衡之间的流速和梯度的自由表面海拔和浮力。高波数时TQG的线性不稳定性倾向于在小尺度上产生环流。这种高波数不稳定性在许多计算模拟中可能是不可分辨的，但它在小尺度上的存在可能对可分辨尺度上的流体输运有显著贡献。有时，这种效应是通过“动能的随机反向散射”来模拟的。在这里，我们尝试另一种方法。也就是说，我们在模型TRSW/TL 1/TQG的层次结构中模拟“随机运输”。该模型是通过随机平流Lie运输（SALT）的方法，从最近推出的随机版本的欧拉-庞加莱变分原理。我们还指出了潜在的下一步应用这些模型的不确定性量化和数据同化的快速，高波数的影响，浮力前在这三个层次的描述，通过使用数据驱动的随机参数化算法，以前使用的SALT方法。
2020-12-08 physics.flu-dyn physics.geo-ph
Lagrangian Time Series Models for Ocean Surface Drifter Trajectories
本文提出了随机模型的海洋表面轨迹的分析，从自由漂移的卫星跟踪仪器。所提出的时间序列模型用于总结大型多元数据集，并推断惯性振荡和其他海洋过程的重要物理参数。采用非平稳时间序列方法来考虑每个轨迹的时空变化。由于数据集很大，我们通过使用频域建模和估计，构建计算效率高的方法，数据表示为复值时间序列。我们详细介绍了如何使用半参数技术的时间序列的采样和模型误指定的实际问题，我们证明了我们的随机模型的有效性，通过应用到现实世界的数据和数值模型输出。
2015-04-22 physics.ao-ph physics.flu-dyn stat.AP
Intensification of Oceanic Inverse Energy Cascade Under Global Warming
基于24年卫星测高数据，研究发现1994–2017年全球多数海区海面地转动能逆级联每十年增强1%–2%，并揭示其多因素区域差异机制。
2025-05-09 physics.flu-dyn physics.geo-ph
Stochastic Transport and Wave Interactions for Multiscale Surface Gravity Waves: Part II: Kinetic Theory and Ocean-Wave Applications
Univ Rennes（雷恩大学）；Inria（法国国家信息与自动化研究所）；Odyssey（Odyssey（项目/联盟名称，非独立机构，但根据上下文常作为团队名保留，此处按严格机构定义，若视为非机构则忽略。然而Inria Rennes通常包含Odyssey团队，且题目要求提取大学/公司级别。Inria是明确机构。Univ Rennes是明确机构。Ifremer是明确机构。Univ Brest是明确机构。CNRS是明确机构。IRD是明确机构。IUF是明确机构。LOPS是实验室，通常不提取除非独立。但题目说“不要细拆到...实验室”。所以LOPS不提取。IRMAR-UMR 6625是实验室/联合研究单位，不提取。）；Ifremer（法国海洋开发研究院）；Univ Brest（布雷斯特大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；IRD（法国国家科研中心）；Laboratoire d’Océanographie Physique et Spatiale (LOPS)（物理与空间海洋学实验室）；Institut universitaire de France (IUF)（法国大学学院）
本文基于随机变分框架，针对深水区域表面重力波发展动理学理论，揭示随机输运在宽谱范围常超过经典四波相互作用，为业务波模型纳入输运源项提供依据。
2026-08-28 math-ph math.MP physics.flu-dyn
A theoretical model for oceanic submesoscales under next-order effects of strain and turbulence
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
本文提出了一种理论模型，研究次临界尺度环流在中尺度应变和BLT下的一级效应，揭示了锋面生成与分解的机制及参数影响。
2026-01-26 physics.flu-dyn
Sea ice floes dissipate the energy of steep ocean waves
浮冰对波浪的衰减是模拟北冰洋的一个重要参数。目前，衰减系数是从线性模型中提取的，作为入射波周期和絮凝物厚度的函数。最近在南极混合冰区（MIZ）的探索揭示了波振幅的进一步依赖，这表明非线性的贡献是不可忽略的。本文介绍了波浪水槽中单块浮冰对波浪衰减的实验模型。观测结果与基于波散射的线性预测进行了比较。结果表明，线性模型表现良好的影响下，缓坡波。然而，对于能量更大的波场，透射波高通常被高估。偏离线性似乎是有关的增强波耗散引起的不明波冰相互作用过程中，包括在洗的浮冰。
2015-03-02 physics.ao-ph physics.flu-dyn
The Geometry of Stochastic Fluid Dynamics
Imperial College London（帝国理工学院）
本文是一篇教学综述，梳理了从李群不变随机变分原理出发的随机几何力学框架进展，将其应用于上层海洋动力学建模，推导了SALT、LA-SALT方程，构建了SOAM模型回归Hasselmann范式。
2026-08-18 math-ph math.MP physics.flu-dyn
Whipped and mixed warm clouds in the deep sea
NIOZ (Royal Netherlands Institute for Sea Research)（荷兰皇家海洋研究所）
研究发现深海中存在剧烈的湍流云层和地热加热，通过高分辨率传感器揭示了深海水流运动的三维结构。
2026-01-08 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Parameterizing Vertical Mixing Coefficients in the Ocean Surface Boundary Layer using Neural Networks
本文利用神经网络学习二阶矩闭合方案的涡动扩散率廓线，并稳定嵌入海洋环流模型，在保持守恒的同时减小混合层深度和上层海洋层结偏差。
2023-09-06 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Observations and empirical functions for the ocean surface wave spectrum
Princeton University（普林斯顿大学）
基于现场观测数据，比较两种常用波谱参数化，提出充分发展海况下波谱尾部呈k^{-2.5}依赖关系，并通过大涡模拟评估其对海气动量通量的影响。
2026-06-29 physics.ao-ph physics.flu-dyn
On the Well-Mixed Quasi-One-Dimensional Formulation of Lagrangian Stochastic Models for Turbulent Relative Dispersion
这篇论文由于表述中的一个关键错误而被作者撤回。
2004-07-17 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Effect of forward speed on the level-crossing distribution of kinematic variables in multidirectional ocean waves
研究了在高斯波场中，前进速度对随机自由面穿越的影响。物质点以恒定的前进速度移动的情况下被认为是波场被假定为在时间上是静止的，在空间上是均匀的。重点是向上交叉事件，这是定义为物质点穿过自由表面，进入水域。多普勒频移（由前进速度引起的）上的交叉频率的效果，以及相关的条件联合分布的波运动学变量进行了分析研究。通过不同的例子说明了一些一般的趋势，其中考虑了三种波向分布：单向，短峰各向异性和各向同性。的方式开发的方法可能会使用的背景下，砰击海洋结构物进行了简要讨论。
2021-06-17 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Level-crossing distributions of kinematic variables in multidirectional second-order ocean waves
考虑了一个平稳随机过程的条件值，给出了另一个相关平稳随机过程的水平上交。假设这两个过程都是弱非高斯的，相关的条件分布的解析近似推导。它是基于一个三变量Edgeworth展开截断到非高斯项的最低阶，其中赖斯的公式，然后应用。作为应用，研究了二阶海浪中的水平上穿条件作用。监测上升事件的海面高程。不同的运动学变量的条件分布，给定的上交，被认为是不同的海况配置。从分析模型的预测进行了比较，从Monte Carlo实验获得的数值数据。结果发现，解析近似提供了条件的平均值和方差与数值数据吻合良好，虽然出现适度的差异，最严重的波cambers的海况。关于有条件的偏度，给定的上交，结果是混合的，在一些情况下，分析近似值和数值估计值之间存在显着差异。一个Edgewatch型近似也提供了向上交叉频率和蒙特卡罗估计相比，这种分析估计被认为是准确的在很宽的范围内的交叉水平。
2022-09-27 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Nonlinear wave interaction in coastal and open seas -- deterministic and stochastic theory
本文综述了有限深度和无限深度中的波相互作用理论。这两种水波研究都是从水波的确定性控制方程开始的，从中可以推导出简化的方程来模拟感兴趣的情况，例如缓坡和修正的缓坡方程、扎哈罗夫方程或非线性薛定谔方程。这些确定性方程产生伴随的随机方程的平均量的海状态，如频谱或双谱。我们讨论了其中的几个深入，触及最近的结果开放的海洋谱的稳定性不均匀的干扰，以及新的随机方程的近岸。
2019-09-10 physics.flu-dyn
Submesoscale and boundary layer turbulence under mesoscale forcing in the upper ocean
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Politecnico di Torino（都灵理工大学）
研究中尺度涡、次中尺度锋和边界层湍流的相互作用，揭示不同中尺度强迫下次中尺度和边界层湍流的结构和强度异质性。
2026-04-18 physics.ao-ph physics.flu-dyn
