开尔文波

开尔文波是海洋或大气中的波浪，它平衡地球的科里奥利力与地形边界（如海岸线）或波导（如赤道）的关系。 开尔文波的一个特点是它是非色散的，即对于所有频率，波峰的相速度都等于波能量的群速度。 这意味着随着时间的推移，它会在沿岸方向移动时保持其形状。

开尔文波（流体动力学）也是超流体动力学中涡旋的长尺度微扰模式； 就气象学或海洋学推导而言，可以假设经向速度分量消失（即南北方向没有流动，从而使动量和连续性方程更简单）。 该波以发现者开尔文勋爵 (1879) 的名字命名。

在平均深度为 H 的分层海洋中，受到一定量 η 的扰动，自由波以内部开尔文波的形式沿着海岸边界传播（因此被困在海岸本身附近），规模约为 30 公里。 这些波被称为沿海开尔文波，在海洋中的传播速度约为 2 米/秒。 使用跨岸速度 v 在海岸为零的假设，v = 0，可以求解沿海开尔文波的相速度的频率关系，这些波属于称为边界波、边缘波的波类， 陷波或表面波（类似于兰姆波）。

这些方程的解产生以下相位速度：c2 = gH，这与没有地球自转影响的浅水重力波的速度相同。 重要的是要注意，对于随波浪旅行的观察者，海岸边界（xxx振幅）在北半球总是在右边，在南半球总是在左边（即这些波浪向赤道移动——负相位速度——在 西部边界和极地 - 正相位速度 - 在东部边界; 波浪围绕海洋盆地气旋移动）。

赤道带本质上起到波导的作用，导致扰动被困在赤道附近，赤道开尔文波说明了这一事实，因为赤道类似于北半球和南半球的地形边界，使得这个波非常 类似于沿海被困的开尔文波。 原始方程与用于开发沿海开尔文波相速度解（U 动量、V 动量和连续性方程）的方程相同，并且运动是单向的且平行于赤道。 因为这些波是赤道波，所以科里奥利参数在 0 度处消失； 因此，有必要使用赤道β平面近似值：

f = f 0 + β y , {\displaystyle f=f_{0}+\beta y,}

其中 β 是科里奥利参数随纬度的变化。 这种赤道β平面假设需要东向速度和南北压力梯度之间的地转平衡。 相位速度与沿海开尔文波相一致，表明赤道开尔文波向东传播而不分散（就好像地球是一个不自转的行星）。 对于海洋中的xxx个斜压模式，典型的相位速度约为 2.8 m/s，导致赤道开尔文波需要 2 个月才能穿越新几内亚和南美洲之间的太平洋； 对于高等海洋和大气模式，相位速度与流体流速相当。