沿海上升流非线性动力学，风、涡旋如何改变上升流？
海洋上升流是海洋中深层冷水向上涌升的现象，通常由沿岸风驱动，把深层的营养物质带到表层，进而支撑整个海洋生态系统，然而，为什么有些上升流发生在离岸较远的地方，而非紧贴海岸呢？岸的急流又如何影响上升流的分布呢？
传统的埃克曼理论， 风如何驱动上升流？
在海洋表面，风会推动海水运动，由于地球自转科里奥利力，北半球的风会使表层水向右偏转，形成埃克曼输送，表层水向离岸方向流动，深层水则上涌补充。在南半球，由于科氏力的方向向左，埃克曼输送的方向与北半球相反。
传统理论主要基于稳态线性埃克曼动力学，认为上升流由以下两种机制主导，分别为内大陆架上摩擦边界层的重叠和风应力旋度。内大陆架靠近海岸的浅水区风摩擦传递到海底，导致边界层重叠，使部分埃克曼输运失效，从而增强上升流。风应力旋度则是指风沿海岸变化产生旋度，从而引发离岸上升流。
然而，传统的克曼动理论假设海水是匀质的，然而，现实中的海洋更加复杂，传统的克曼动理论未充分考虑非线性效应，如沿岸急流、层化效应等。在上升流区域，风会驱动一股强劲的沿岸海流，这股流本身会产生涡旋，同时，不同深度的密度差异层化效应会影响流动方式，这些非线性如何影响上升流分布呢？
研究引入一项关键参数，斜率Burger数，，其中N是浮力频率，是衡量层化强度的指标，是海底坡度， 是科里奥利参数。S值越大，层化和地形的影响越强。
此外基于动量平衡方程，考虑非线性平流项
研究发现，急流涡旋抑制近岸上升流。层化强，S高时，沿岸急流更强，并产生气旋式涡旋，这种涡旋会减少埃克曼输运，使得原本应在近岸发生的上升流向离岸移动。
数值模拟显示，上升流并非均匀分布，而是分为内大陆架、急流核心和急流离岸侧三个区域。内大陆架边界层重叠导致上升流，但受涡旋抑制，占比随S增加而降低，例如，当S=1.58，内大陆架的埃克曼输运比例降至0.28，而当这些发现解释了为何上升流有时会偏离海岸，出现在离岸较远的位置。
当风沿海岸变化时，海水会堆积，形成沿岸压力梯度，研究还分析了沿岸压力梯度的影响。研究发现沿岸压力梯度会减弱沿岸急流，但对上升流的总体分布影响较小。在强层化条件下，沿岸压力梯度会引发浅层向岸回流，但上升流仍主要由层化控制。这意味着，尽管沿岸压力梯度会影响局部流动，但层化和涡旋仍是决定上升流位置的关键因素。
❓思考题：沿岸急流对上升流的影响是什么？
A.完全阻止上升流
B.使上升流更均匀分布
C.产生涡旋，改变上升流位置
D.吸引更多鱼群
参考答案：（点击查看）
C.
解析：急流会产生气旋式涡旋（ζ > 0），抑制近岸上升流，使其向离岸偏移。
这些发现不仅修正了传统理论，还对海洋渔业、气候模型和碳循环研究有深远意义，可以更准确地预测上升流的变化及其对海洋生态的影响。
参考文献：Nonlinear dynamics over the inner shelf and in the surface boundary layer during coastal upwelling. doi.org/10.1175/JPO-D-24-0042.1