间歇湍流的分形特征——分数维及分数阶导数的应用

分数维由Mandelbrot创立已有30年,分数阶导数在1695年由L’Hospital提出已有400年的历史.本文用物理学中的间歇湍流问题说明分数维及分数阶导数的物理意义.由于间歇湍流涡旋不完全充满空间,所以其维数为2相似文献   

从气旋和反气旋谈正、负阻尼

在定常条件下,利用简化的大气运动控制方程,分析了气旋与反气旋的基本特征。在此基础上,利用常微分方程的定性分析与求解,获得了气旋和反气旋轨道的解析解。接合气旋与反气旋的基本特征,论证了正负阻尼在气旋和反气旋运动中具体体现,并从物理机理上说明产生气旋和反气旋运动中正负阻尼的差异在于水平辐合在低层的不同。     

湍流的粘性和频散效应

本文应用Prandtl混合长理论导得了既包含湍流粘性又包含湍流频散的新的Reynolds平均运动方程组.分析指出:(1)湍流不仅存在粘性效应,而且存在频散效应;(2)正是湍流的频散效应可能导致能量逆转(即常说的负粘性现象,实质为一定条件下的负频散现象),并给出了能量逆转的必要条件和充分条件;(3)给出了湍流的KdV-Burgers方程模型.     

大气非线性波动方程的解

本文从非线性大气运动方程出发,用比较简洁的方法,求得了大气非线性惯性波、非线性重力内波和非线性Rossby波的周期解,这些解反映了非线性大气波动的特色。分析指出:对有限振幅的惯性波和重力内波,振幅大的波传播越快,而有限振福的非线性Rossby波,振幅大、波长长的波传播越慢;本文还分析了这些解的某些可能的实际意义。 这些非线性波的研究提供了解非线性方程的新的途径,而且,它可以与大家熟悉的线性波动进行比较。对于天气预报和大气湍流的研究都有一定的意义。     

中国降水异常的特征分析

异常降水直接影响着农业和其他生产活动。文中计算分析了中国160个测站的一些反映降水变化的常规统计量,认为这些统计量难以反映出降水异常的变化特征。文中从非线性动力学和统计学相结合的角度出发,分析了相隔1～20 a间不同时间尺度的降水变率之间的关系,找到可以区分任意地区降水异常特点的特征参数,由此可进一步判断某个地区旱涝灾害发生的可能性以及强度的大小,为气候研究工作提供必要的依据。     

气候突变的子波分析

对气候突变的研究，以往多采用统计方法．本文强调气候是多尺度、多层次的这一观点，并用子波变换方法分析了北半球平均温度资料，进一步证实了１９２０年为气候突变点．同时也找到了较低层次（１０１年尺度，１００年尺度）上的突变点的年代．分析结果较为客观并符合实际．     

非线性动力学和湍流

湍流的发生和发展湍流的描述是一个基本问题。浑沌运动的最近研究表明,确定性的系统可以有不规则的浑沌结果,因此浑沌的研究对解释湍流现象是非常重要的。 浑沌和湍流的特点是敏感初条件,并且长时间以后是不可预测的。 非线性耗散系统中运动的形态是非常复杂的。可以有定常吸引子,周期吸引子,拟周期吸引子和奇怪吸引子。 当控制参数变化穿过分岔点,吸引子的拓扑性质就要发生变化。 一般,湍流经过极少数几次分岔即可出现。     

地球自转与EI Nino──波动理论

考虑地球自转速率随时间的变化,应用描写低纬的地球流体（大气和海洋）的浅水模式方程组,分析了地球自转速率变化对低纬大气和海洋波动的影响．研究指出：地球自转速率的变化不但会直接影响纬向风和洋流的变化,而且通过Ｋｅｌｖｉｎ波的传播导致海平面和海温的变化,从而导致ＥＩ　Ｎｉｎｏ现象的产生．所以,地球自转速率的变化是影响全球气候变化的重要因素之一．     

地球自转与El Nino--波动理论

考虑地球自转速率随时间的变化,应用描写低纬的地球流体(大气和海洋)的浅水模式方程组,分析了地球自转速率变化对低纬大气和海洋波动的影响.研究指出:地球自转速率的变化不但会直接影响纬向风和洋流的变化,而且通过Kelvin波的传播导致海平面和海温的变化,从而导致El Nino现象的产生.所以,地球自转速率的变化是影响全球气候变化的重要因素之一.     

地球自转与El Nio——海气耦合理论

从低纬的海气耦合的浅水模式方程组出发 ,运用正交模和特殊函数的方法进一步讨论地球自转速率变化对海气耦合系统的影响 .研究表明 :地球自转速率的变化通过海气耦合一方面使大气和海洋的Kelvin波和Rossby波的移动及稳定性发生变化 ,另一方面使纬向风、洋流和海表温度发生变化 .特别是在地球自转减慢时 ,通过海气耦合 ,出现纬向风和洋流异常和大洋东部海表温度增加 ,从而导致引起全球气候异常的ElNi no现象