切变基本纬向流中非线性赤道Rossby长波

为了解决观测和理论研究中的一些问题以及更好地了解热带大气动力学 ,有必要进一步研究基本气流的变化对大气中赤道Rossby波动的影响 .本文研究分析基本气流对赤道Rossby长波的影响 ,利用一个简单赤道 β平面浅水模式和摄动法 ,研究纬向基本气流切变中非线性赤道Rossby波 ,推导出在切变基本纬向流中赤道Rossby长波振幅演变所满足的非线性KdV方程并得到其孤立波解 .分析表明 ,孤立波存在的必要条件是基本气流有切变 ,而且基流切变不能太强 ,否则将产生正压不稳定 .     

关于完整Coriolis力和地形作用下非线性Rossby波的研究

从含有完整Coriolis力的地转位涡方程出发,采用合理的赤道β平面近似,利用摄动法和时空伸长变换,推导了具有地形和耗散共同作用下的非线性Rossby波演变规律,其振幅满足非齐次Benjamin-Davis-Ono-Burgers(BDO-Burgers)方程.分析说明了地球旋转水平分量和下垫面对Rossby波演变的影响.当取特殊情况时,本文的结论可以退化为前人的结果.     

弱二次切变基本流下地形和β变化的Rossby孤立波

在正压流体中从包含地形的准地转位涡出发,利用行波变换和约化摄动法导出了弱二次切变基本流下β变化和地形共同作用的正压Rossby孤立波振幅满足非齐次KdV方程.并计算了非齐次KdV方程的系数,说明弱二次切变基本气流、β变化和地形对Rossby孤立波的作用.     

缓变地形下β效应的Rossby代数孤立波

正压流体中,从准地转位涡方程出发采用摄动方法和时空伸长变换推导了在缓变地形下β效应的Rossby代数孤立波方程,得到Rossby波振幅满足带有缓变地形非齐次Benjamin-Davis-Ono(BDO)方程的结论.通过分析孤立Rossby波振幅的演变,指出了β效应、地形效应是诱导Rossby孤立波产生的重要因素,说明了在缓变地形强迫效应和非线性作用相平衡的假定下,Rossby孤立波振幅的演变满足非齐次BDO方程,给出在切变基本气流下缓变地形和正压流体中Rossby波的相互作用.     

N层模式大气中地形效应下的斜压Rossby孤立波

从N层位涡方程出发,无量纲化位涡方程,得到各位面上的位涡方程,在N位面上的涡度方程中考虑地形效应对Rossby孤立波的影响,用约化摄动法和时空伸长变换推导出地形效应作用下的Korteweg-de Vries(KdV)方程,说明地形对斜压Rossby孤立波的产生有重要的影响.     

正压大气模式中在地形效应和β效应作用下的非线性Rossby包络孤立波

在正压大气模式下,采用多重尺度法研究了基本气流具有弱切变的正压非线性Rossby孤立波包,得到了当波振幅和纬向波数都是缓变情况下Rossby波包振幅的演变满足带有β效应和小尺度地形作用的非线性非齐次Schrdinger方程.说明β效应和地形效应是诱导Rossby包络孤立波的重要因素.     

线性缓变下垫面和耗散共同作用的Rossby孤立波包

本文从正压流体的准地转位涡方程出发,考虑到Rossby波随时间、空间演变的多尺度特性,采用多重尺度和摄动展开的方法推导了在线性缓变下垫面和耗散共同作用下的非线性Rossby波包演变满足推广的非线性Schdinger方程,并得到单个包络的孤立波解.通过分析包络的孤立波解,指出在耗散与下垫面共同作用下,大气中会出现双曲正割形状的Rossby孤立波包.同时得到,在切变基本流存在的情况下,地形强迫和耗散对Rossby包络孤立波的传播速度、波数和频率均有影响的结论.     

正压大气模式下具有β效应与地形效应的Rossby孤立波

正压大气模式下,采用摄动方法和时空伸长变换推导了具有β效应、地形效应和耗散的mKdV-Burgers方程,得到Rossby孤立波振幅的演变满足带有β效应,地形与耗散的mKdV-Burgersm方程的结论.说明β效应、地形效应是诱导Rossby孤立波的重要因素.     

圆弧形凹陷地形表面覆盖层对入射平面SV波的影响

利用Fourier Bessel级数展开法，给出了表面具有覆盖层的圆弧形凹陷地形对入射平面SV波散射问题的一个解析解，并利用该解分析了不同深宽比凹陷地形表面覆盖层刚度和厚度对入射SV波的影响．结果表明，凹陷地形表面覆盖层的存在，即使厚度很薄，也会显著增加对入射SV波的放大作用，该放大作用可达到单一凹陷地形的2.5倍以上．覆盖层刚度和厚度的变化对入射平面SV波也具有很大影响．      

圆弧形有水河谷场地对平面P波的散射

利用波函数展开法,在频域内给出了圆弧形充水河谷对平面P波散射问题的解析。并分析了入射波波长、入射角对充水河谷地形地面运动的影响。     

地形对地震烈度衰减的影响

本文采用阶跃截面固体的一维弹性波传播模型,研究了地形对地震烈度衰减的影响。采用固体入射纵波来模拟无地形影响的地震烈度衰减;采用固体透射波来模拟有地形影响的地震烈度衰减。利用阶跃截面处的放松连续条件,得出了烈度与高度差的近似定量关系。同时,以新疆地区逆冲走滑型地震为例,讨论了烈度与高度差的近似定量关系描述地形对地震烈度衰减影响的有效性。     

完整Coriolis力作用下的非线性Rossby波包

在正压流体中,从准地转正压涡度方程出发,运用时空伸长变换和摄动法推导了在完整Coriolis力作用下的非线性Rossby孤立波包振幅的演变满足非齐次非线性Schrodinger方程的结论.结果分析表明,完整Coriolis力中的水平分量对Rossby孤立波产生一定的影响,同时,β效应和地形效应也是诱导Rossby孤立波产生的重要因素.     

二维起伏地形瑞利面波速度频散特性数值模拟研究

瑞利面波在起伏地形下传播的特性不仅与介质性质有关,而且与地形起伏程度有关.目前,国内外对水平地形下瑞利面波频散特性研究较为成熟,但对起伏地形下瑞利面波的频散研究较少.由于地形影响,面波和体波是耦合在一起的,完备的理论尚在探索中.本文以水平地形瑞利面波传播理论为基础展开起伏地形下瑞利面波传播特性研究.首先应用二维有限元数值模拟方法,基于波场快照和合成地表地震记录研究了起伏地形条件下瑞利面波波场的传播特征.在此基础上,研究了起伏地形引起的波场畸变对多道瑞利面波速度频散分析的影响.研究表明:由于起伏地形对波场能量的散射和反射产生传播波的模式转换,导致起伏地形远场为瑞利面波和转换S波叠加的复杂波场,该复杂波场会影响多道瑞利面波的速度频散特征.当地形高差小于0.2个优势波长时,地形影响较小可以近似忽略;而当地形高差接近或大于面波的优势波长时,地形影响较大,在资料解释需考虑.     

具有非线性地形的正压流体中孤立Rossby波的mKdV方程

正压流体中,采用摄动方法将准地转位涡方程推导出地形效应的mKdV方程,得到Rossby波振幅的演变满足地形效应的mKdV方程的结论,说明地形效应是诱导Rossby孤立波的重要因素.     

圆弧状凹陷地形对平面SV波散射问题的宽频带解析解

利用波函数的Fourier-Bessel级数展开法,推导了具有不同深宽比的圆弧状凹陷地形对入射平面SV波二维散射问题的解析解。区别于现有其他解析解,利用柱函数的渐近性质,使得散射波的待定系数得以直接确定,避免了线性方程组的求解以及相应的高频波入射下的数值计算问题,从而拓展了解析解适用的频带范围。通过与已有解析解的比较论证了该解析解的正确性,并在一个较宽的频带范围内研究了圆弧状凹陷地形对入射平面SV波的散射效应。     

恒春海脊附近第二模态内孤立波的特征研究

以往通过地震海洋学方法发现的大多是第一模态内孤立波,本文在台湾岛以南恒春海脊处捕捉到了两个大振幅凸型第二模态内孤立波.利用叠前偏移剖面得到内孤立波的视相速度约为0.7 m·s^-1,其视传播方向沿地震测线从S到N,总体上满足较大最大振幅的波视相速度也较大的规律.地震海洋学剖面得到的振幅曲线观测值和理论方程计算出的第二模态内波振幅垂向变化理论值之间具有较好的一致性.通过叠前偏移剖面观察该内孤立波细结构的变化,发现在采集过程中,出现反射同相轴后翼变陡、分叉、合并的现象.由于密跃层中心偏离水层中心以及背景剪切流的影响,两个内孤立波尾部发育了高频内波,使得能量耗散增强.此外,第二模态内孤立波的生成和传播特征受到水体层结、黑潮、背景剪切流以及海底地形等多个因素的影响.     

凹陷地形对Rayleigh面波传播影响的研究

利用局域离散波数法，研究了地形对近地表爆炸源产生的Rayleigh面波的影响，展示了Rayleigh面波穿越地形过程中波的传播进程，研究了穿越地形前后Rayleigh面波能量、频率的变化，并讨论了该变化与地形起伏程度的关系，从中可见，Rayleigh面波穿越地形时，激发出新的体波和面波，并且越陡的地形对面波传播的阻碍性越强，且面波高频部分能量损失的越多.     

热带海洋和大气中地形Rossby波和Rossby波的耦合不稳定

当大尺度背景场存在赤道急流时, 由相应不均匀的温跃层(海洋)和高度场(大气)激发出的地形Rossby波和由β效应激发出的Rossby波, 在一定条件下, 通过相互作用后可产生一类新的不稳定, 称为地形Rossby波和Rossby波的耦合不稳定. 讨论了这类波系在ENSO发展中可能起的作用.     

圆弧状凹陷地形在平面SH波入射下的动力响应：高频解答

利用波函数的Fourier-Bessel级数展开法和外域型Graf加法公式,推导了圆弧状凹陷地形对平面SH波二维散射问题的解析解。与现有其他解析解不同的是,该解析解的获得无须求解线性方程组,从而避免了高频波入射下方程组系数矩阵可能出现的病态问题。因此,既使在入射波频率很高的情况下,该解析解也能够收敛。利用该解,在一个非常宽的频带范围内讨论了凹陷地形的几何形状对地面运动的影响。     

大气中的内船舶波

通过波动方程的分析解求得稳定层结大气中孤立地形激发的大气内船舶波,证明这类波是由非拦截波和拦截波两部分构成,非拦截波中的辐散波和横波的形态,王要由地形形状和走向决定,它们都可向大气上层传输,而拦截背风波的波形主要由层结、风速及风速切变等大气条件决定.