水重力波统一变分原理导出的流函数波

在应用水重力波统一变分原理导出线性波、弧立波和五阶斯托克斯波的基础上,应用水重力波统一变分原理导出流函数波。本文将直接处理运用自由表面边界条件和动力自由表面边界条件,而不应用条件Σ（Ｑａｖ－Ｑｉ）＾２＝ｍｉｎ,及相应的极值条件方程组,并得出最优化解。当波高Ｈ、周期Ｔ、水深Ｄ和阶数给定后,原有的流函数解也就确定了,如果发现其与实际情况不符,也不能再进行调整。但本文方法则可以增加几个约束条件进行调整,     

赤道海洋波致Lagrange余流的弱非线性动力学模型及其解

基于一个连续层化赤道海洋波动的弱非线性动力学系统,推导并建立了由最低阶Ｌａｇｒａｎｇｅ余流体现的包含波致、风生等效应在内的热带海洋余环流基本方程组,经分析发现,零阶赤道以动自身的非线性耦合可产生一阶余流,其量级对于热带上层海洋准定常环流而言是不可忽略的。波致环流的产生紧缩联系于Ｌａｇｒａｎｇｅ轨迹运动与波流的非线性耦合效应,所导出的最低阶赤道波致Ｌａｇｒａｎｇｅ余 一般解具有与零阶波动不同的垂直与     

渤、黄海波能的估算及其对波能转换前景的评价

一、前言海洋表面的波动是极其复杂的.从Munk提出的海洋波能谱中(图1)容易看出,在大洋表面的各种波动中,就其相对能量来说,周期界于1-30秒的波动所含的能量最大.海面上这一周期范围的波动叫海浪,它包括风浪和涌浪;因起源于风的作用,恢复力为重力,所以也叫风生重力波.本文所指的波能即为海浪能.     

波向对变风向的响应

由能量平衡方程导出匀质波场局地风生浪平均波向对变风向的响应。结果表明,响应的时间尺度不但取决于波能的成长速率,还取决于方向分布函数和风向与平均波向之夹角。按文圣常提出的在局地风作用下的标准风浪成长曲线,对其响应时间尺度的定量估计结果表明,本文提出的无因次响应时间尺度与无因次能量和无固次峰频率的关系,与现已提出的模式比较与实测更符合。     

山东半岛一次中β尺度暴雨的数值模拟分析

利用NCAR/PSU的中尺度大气非静力模式MM5,对2004年8月5日发生在山东半岛的1次中β尺度暴雨过程进行了数值模拟和分析.将模拟的位势高度场、风场、降水与实况进行对比分析,在模拟结果比较合理的情况下,着重对发生暴雨的动力学机制进行了分析.结果表明：黄海中部高能区和副高边缘的高比湿带的维持造成对流不稳定,类似“干线”的特征有利于储存对流不稳定能量.在850hPa散度场上,山东半岛存在辐合辐散交替出现的链式分布,这揭示了重力波的存在;沿辐合辐散交替出现中心连线,作涡度、散度的垂直剖面,显示出重力波的垂直结构特征;重力波过程对暴雨天气的发生、发展有触发、组织和加强作用,天气尺度切变线辐合加强对重力波有激发作用.     

重力异常垂直梯度中央区效应的精密计算

为提高利用重力异常计算重力异常垂直梯度中央区效应的精度,视中央区为矩形域,将重力异常表示成双三次多项式插值形式,引入非奇异变换,推导出了重力异常垂直梯度中央区效应的精密计算公式。以低纬度区域分辨率为2＇×2＇的重力异常数据为背景场进行了仿真分析,结果表明在解算计算点所在的1个网格的中央区效应时,传统公式与本文导出公式计算结果差值的最大值达数E。该导出公式可为重力异常垂直梯度中央区效应的精密计算提供理论依据。     

五阶斯托克斯波的简化解法及改进解

由于Ｓｋｊｅｌｂｒｅｉａ导出的确定五阶斯托克斯波的二个方程不易求解，本文将其简化为确定ｄ／Ｌ的一个方程：ｆ（Ｈ，Ｔ，ｄ，ｄ／Ｌ）＝０。根据这一简化解法，发现Ｓｋｊｅｌｂｒｅｉａ方程组的解有３种情况；存在唯一的精确解精确解不止一个；不存在精确解（但存在满足Ｓｋｊｅｌｂｒｅｉａ方程组方面的最佳近似解）。当精确解不止一个时，可应用变分原理的方法差别出合理的解，应用变分原理的方法还可将Ｓｋｊｅｉｌｂｒｉａ     

层结流体中的非线性惯性重力内波

根据地球流体力学基本方程组,在密度垂直层结的情况下,引进行波坐标,研究非线性定形波在相平面上的几何拓扑结构。严格论证了不存在定形孤立波,并通过Ｈａｍｉｌｔｏｎ函数及其角作用变把行波系统化成最简形式,由此而得到非线性惯性重力内波的解析解。     

南海北部冬季和夏季逆风流机制初探──Ⅰ．季风逆风流诊断方程及其诊断判据

通过简化原始运动方程，得到南海北部季风逆风流诊断方程，对季风逆风流诊断方程进行必要的数学处理后，导出南海北部产生季风逆风流的必要条件和诊断判据；指出南海北部季风逆风流由风生直接逆风流与风生间接逆风流叠加而成，风生间接过风流由风生间接正压地转逆风流与风生间接斜压地转逆风流组成，还导出风致巴士海峡以东的黑潮水影响季风逆风流的判据，在合适的风向及适当的摩擦系数情况下，黑潮水可成为间接逆风流的热源。并首次提出风生直接逆风流、风生间接逆风流、正压逆风流、斜压逆风流、风生间接正压地转逆风流和风生间接斜压地转逆风流概念。     

表面粗糙度对海浪成长率的影响

本文在Miles准层流风生波模型基础上，引入表面粗糙度滑波面不均匀分布的线性模型，通过不稳定性分析，导出了平均压力随表面粗糙度变化和海浪成长率之间的关系，表明表面粗糙度的不均匀分布是影响海浪成长率的一个重要因素。     

表面粗糙度对海浪成长率的影响

本文在Ｍｉｌｅｓ准层流风生波模型基础上，引入表面粗糙度沿波面不均匀分布的线性模型，通过不稳定性分析，导出了平均压力随表面粗糙度变化和海浪成长率之间的关系，表明表面粗糙度的不均匀分布是影响海浪成长率的一个重要因素。     

海洋内重力惯性波不稳定模态分析

基于海洋动力方程的内重力惯性波数学模型给出其数值求解方法,并对沿垂直切变背景流传播的海洋内重力惯性波的不稳定做了探讨,得到的结论有:在不考虑海底地形和采用刚盖近似的条件下,在稳定层化海水中,当背景流为常数时,海洋内重力惯性波均是稳定的。在较弱的稳定层结下,具有垂直切变的背景流会导致海洋内重力惯性波的不稳定。该不稳定内波的增长率对其波长具有选择性并可有短波截断。增长率最大处出现在波长为几十公里的范围内。对固定的内波波长,背景流垂直切变越强则其最大增长率越大;若此时有多个不稳定模态,则增长率最大的模态其垂直结构最简单。该不稳定内波流函数的结构在垂直方向大体呈单圈环流形态,环流中心可以是一个,也可以是2个,后者则呈"猫眼"结构。     

论风生波的正向力、切向力的共振、偶合及涡动耗散综合模式

本文从实际涡动海水的运动方程出发,导出了描述风生波初生阶段成长过程的波面演化方程,讨论了波面正向力、切向力以及涡动粘滞性在这个过程中的作用。第一、二节所导出的波面演化方程表明,海波成长过程类似一振动系统,其外扰动力为加权|k|/ρ的波面正向力场与波面切向力散度场的和,切向力与正向力一样也通过共振和偶合两种方式向海波输入能量。在第三节中给出了关于二维波数谱的解。它表明,在     

波控弧形海湾近岸平衡剖面特征分析

应用Ｄｅａｎ，Ｂｏｄｇｅ和Ｌｅｅ近岸平衡剖面模式，对粤东靖海波控弧形海湾两种近岸剖面作了分析对比。结果显示推拟合的Ｄｅａｎ模式与实际剖面偏差明显，由Ｂｏｄｇｅ模式计算的凹度，北剖面小于南剖面，此与沿岩滩面坡度变化趋势一致，由Ｌｅｅ模式拟合的结果导出的波周期与实测值相近。     

三层流体系统非线性界面内波传播理论的研究

基于波陡很小的假设, 利用摄动法, 讨论了任意深度的二维不可压缩、无黏性、无旋的三层流体系统. 在刚性上边界、平底不可渗透条件下, 给出了界面内波传播的统一理论以及描述其波剖面的近似非线性演化方程(NEEs). 最后讨论了几种特殊情形下的近似NEEs.结果表明文献导出的理论结果为本文的特殊情形.     

海洋波动的波谱分析和尺度划分

对垂直切变基本流中刚盖海洋的大、中尺度波动作了波谱分析.发现随着基本流切变的增大和扰动波长的减小,涡旋波和重力惯性波的连续谱区会互相靠拢,最后发生重叠,这时已不能区分为快波、慢波;而能否重叠的关键在于临界波长与扰动波长的相对大小;基本流切变越大,扰动波长越短,重叠现象就越严重.这可用作尺度划分的客观标准.当波动尺度大于临界波长时,属大尺度,这时涡旋波和重力惯性波连续谱区互相不重叠,涡旋波是准地转的;当波动尺度小于临界波长而大于临界波长一半时,出现了涡旋波与重力惯性波连续谱区重叠的现象,并出现了涡旋-重力惯性混合波,而涡旋波是非地转的,此时运动属α中尺度.当波动尺度小于临界波长一半时,则已无纯粹的涡旋波,只有涡旋-重力惯性混合波和纯粹的重力惯性波,此时所有的运动均是非平衡的,该运动属β中尺度.采用这一方法划分的尺度标准与通常的标准在量级上相一致.     

南海东北部海底沉积物波的形态、粒度特征及物源、成因分析

在南海东北部广泛发育沉积物波。通过高分辨率多波束数据、地震剖面以及重力柱状样,对沉积物波的形态特征、粒度特征、物源以及形成机制进行了分析。研究表明大致以台湾浅滩南海底峡谷为界,北侧为近北东向展布,南侧为近南北向展布。对其分布规律、地貌和形态特征及重力柱状样粒度分析表明这些沉积物波为浊流成因。沉积物波的发育与新生代晚期研究区的构造活动密切相关,自距今6.5 Ma以来台湾造山运动使台湾岛强烈抬升剥蚀,这些剥蚀物为研究区提供了大量的陆源物质,而在南海东北部陆坡区大量发育的峡谷-冲沟系统为陆缘物质向下陆坡的输送提供了良好的通道。研究区西侧的东沙隆起长期处于抬升剥蚀状态,这种抬升剥蚀也为研究区沉积物波的发育提供了部分物源。随着坡度的减缓,浊流沉积物开始堆积,在台湾浅滩南海底峡谷的北侧形成了展布方向与冲沟垂直的沉积物波,而在南侧由于台湾浅滩南海底峡谷发生转向,浊流从水道中漫溢出来,沉积物堆积下来,形成了与原先水道近于垂直的近南北向的沉积物波。     

波控弧形海湾近岸平衡剖面特征分析

应用Ｄｅａｎ，Ｂｏｄｇｅ和Ｌｅｅ近岸平衡剖面模式，对粤东靖海波控弧形海湾两条近岸剖面作了分析对比。结果显示拟合的Ｄｅａｎ模式与实际剖面偏差明显，由Ｂｏｄｇｅ模式计算的四度，北剖面小于南剖面，此与沿岸滩面坡度变化趋势一致，由ｔｅｅ模式拟合的结果导出的波周期与实测值相近。文中讨论了海岸反射性与剖面凹度、剖面变化截止水深与泥沙运动的关系。     

旋转层化二维海洋中扰动的连续谱临界层分析

讨论了旋转层化二维海洋垂直切变基本流中海洋内部波动扰动连续谱临界层出现的情况和可分性问题.当存在垂直切变基本流时,横波型扰动表现为3类波动:一对重力惯性波和一支涡旋波,这3类波动均存在连续谱和临界层;当扰动波长大于该临界波长的1/2而小于临界波长时,则涡旋波的连续谱与重力惯性波的连续谱两波可发生重叠,但临界层不相重叠.在扰动尺度和地转参数小而基本流切变大的条件下, 扰动波长小于临界波长的1/2时,这3类波动的连续谱会发生重叠,在重叠区会出现涡旋-重力惯性混合波,临界层可能发生重叠.     

热带太平洋温度异常变化对高空大气温度的影响

对热带17层气温纬向偏差垂直剖面和气温异常垂直剖面进行了分析,发现热带太平洋大尺度准定常热源温度波和下垫面温度异常温度波都能激发温度偶极振子,使温度波波及对流层和平流层高空,不仅改变了高空大气的热力状态,也使大气热力状态随高度的分布呈现出明显的波状结构。