朗缪尔环流（Langmuir circulation）的发现:

   朗缪尔环流最早被航海的船员称为风积丘（Windrows）,在1927年由诺贝化学奖获得者美国物理化学家Irving Langmuir(1932年获得诺贝尔化学奖)在马尾藻海（在西印度群岛东北）观测到了由海藻形成的风积丘，而后在美国的乔治湖上采用他独创的实验方法探究了朗缪尔环流的形成机制-朗缪尔环流是由波-流相互作用所诱导的一对反对称旋转的涡旋。当风速大于2-3m/s的时候就会形成朗缪尔环流。通过观测发现，在平静的水面上，风刚起的时候，能够形成2-10cm间隔的朗缪尔环流，而后科学家在实验室证实了相应的观测，并且指出在风速较小的情况下，朗缪尔环流对海-气通量有着重要影响。

郎缪尔环流（Langmuir circulation）的形成机制：

   首先，风吹过海表，海表受到风应力的影响，由于风的非定常性，诱导了海表受到风应力的非定常性，进而形成了垂直于海表的涡旋（涡旋的方向按照右手定则来确定-右手握紧的四指指向涡旋的旋转方向，竖起大拇指的指向为涡旋的方向）。

   其次，风吹起了海浪，海浪的非线性诱导了斯托克斯漂移速度，使得垂直于海表的涡旋逐渐向水平方向偏移，最终形成了一对反对称旋转的涡旋-朗缪尔环流也称为朗缪尔湍流。

图1 朗缪尔环流形成机制示意图

朗缪尔环流（Langmuir Circulation）对海洋上混合层的影响：

   朗缪尔环流的形成机制被探明以来，对朗缪尔环流的研究一直以来就是一个冷人着迷的研究方向。随着现代观测技术的发展，人们开始用声纳观测朗缪尔环流的特征，发现朗缪尔环流存在复杂的结构（图 2）；随着高性能并行计算机的不断快速普及，大涡模拟（Large eddy simulation）模式（在1963年的时候由大气科学家Smagorinsky基于1962年Kolmogorov湍流空间尺度标度率(1962年翻译为英文，原文应该是在1941年以俄文发表在一个名不见经传的期刊上)发明用来研究大气底边界层）在1995年首次被Skyllingstad用来研究朗谬尔环流对海洋上混合层的影响，而后在1997年由McWilliams又进一步发展完善，其中朗缪尔环流在大涡模拟模式中按照涡强迫（vortex-force）来参数化（朗缪尔环流在计算中的参数化方法由Craik（1977）和Leivobich（1977）提出，被Faller和Caponi（1978）称为CL2模式-风波、漂流及经向环流看作同一系统的不同组成部分，通过表面辐合造成了一个沿轴的急流和经向环流相互强化的正反馈效应，也就是在模式中风的影响采用海表摩擦速度向量U_*，以及波浪的影响采用波浪引起的斯托克斯漂移向量V_s，并在大涡模拟的右侧加上V_s×ω，ω为涡度向量ω=▽×U，所以在进行朗缪尔环流数值模拟的时候需要把风和波浪都引进计算程序，并加上涡强迫才能算是真正的朗缪尔环流数值模拟），在2004年Thorpe系统回顾了朗缪尔环流对海洋上混合的影响，并探讨了存在的问题，认为至今人们对于朗缪尔环流诱导的湍流能够引起海洋上混合层底部多么强的混合仍然存在很多的不确定，Sullivan在2012年探究了朗缪尔环流的瞬时变化，并指出朗缪尔环流的物理过程与动力机制仍然存在很多需要系统探究的问题。

图2 定性多普勒声纳观测的朗缪尔环流（Farmer）

图2 大涡模拟模式模拟的朗缪尔环流（LI 2009）

    朗缪尔环流在海洋混合层内产生的垂直运动被认为是海洋温跃层形成的基本机制，也是海洋混合层形成与维持的机制。目前海洋及气候模式都因尺度过大而无法考虑上层中上混合层的效果（注：近年来出现了不少关于在大尺度模式中参数化朗缪尔环流的方法，但也都承认存在着这样或那样的一些缺陷与不足），而海洋上层混合层控制着海气间的热量、气体特别是二氧化碳的交换，其效应目前因为缺乏理解及相应的知识而不得不被忽略。通过调查朗缪尔环流与温跃层内波的正反馈机制及共振过程，获得海洋上层的上混合层的物理化学效果，再通过参数化加入到数值模式的控制方程中，是一项重要的工作，正得到全球海洋、气候、海气相互作用数值模拟界的重视。