近赤道完整Coriolis力作用下的非线性Rossby波

从既含有Coriolis力垂直分量又含有水平分量的位涡方程出发,采用不同的摄动方法推导了近赤道非线性Rossby波的演化方程,得到非线性Rossby波振幅演化满足非齐次Boussinesq方程或改进的Korteweg-de Vries方程.从演化方程可以看出Coriolis力水平分量对非线性Rossby波的影响,并且本文取特殊情况时包括了已有的一些结果.     

完整Coriolis力作用下非线性Rossby波的精确解

从包含完整Coriolis力的Boussinesq近似的斜压大气运动方程组出发,利用半地转近似导出β效应和地球旋转水平分量fH=2Ωcosφ共同作用下的大气非线性Rossby波动所满足的KdV方程,求得了椭圆余弦波解和孤立波解.结果分析表明,若扰动与纬度有关,Coriolis参数分量fH将影响波动传播的频率特征,并加强水平散度对斜压Rossby波的作用;如果扰动与纬度无关,则 Coriolis 参数分量fH的影响消失.     

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.     

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.     

Coriolis力作用下的β效应与层结效应的Rossby孤立波

从包含完整Coriolis力的大气运动方程组出发,利用半地转近似导出了β效应、层结效应和地球旋转水平分量f_h共同作用下的非线性Rossby波满足KdV方程以及KdVmKdV方程.结果表明β效应、层结效应和地球旋转水平分量对Rossby的作用.     

地形作用下的近赤道非线性Rossby波

本文首次从带有地形的赤道大气基本方程组出发,利用浅水模式近似、半地转近似、Gardner-Morikawa变换以及摂动展开法得到了具有地形效应的赤道非线性波动振幅所满足的Korteweg-de Vries方程,并且利用Jacobi椭圆函数展开法求得非线性方程对应的周期波解和孤立波解,指出地形是产生赤道Rossby孤立波的重要因素.     

雅可比椭圆函数在大气和海洋动力学中的应用:二维非线性Rossby波研究

提出了扩展雅可比椭圆函数方法,来求得Petviashvili方程的精确解析解.Petviashvili方程被视为正压准地转位涡度方程的非地转扩展,应用该方法可以得到很多二维非线性Rossby波的周期波解,在取极限情况下,也可以得到二维Rossby孤立子解.     

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.     

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.     

中层大气Rossby波与惯性重力波的非线性相互作用 （Ⅰ）相互作用方程

从包含Ｒｏｓｓｂｙ波和惯性重力波的大气运动方程组出发,采用弱非线性相互作用近似,推导出耗散大气中这两种尺度相差很大的波动之间的非线性相互作用方程．以此为基础,得到了描述窄角谱Ｒｏｓｓｂｙ波包和惯性重力波包的非线性时空演变规律的三波相互作用方程．数值分析表明,当一个Ｒｏｓｓｂｙ波包与两个惯性重力波包发生相互作用时,两个惯性重力波包之间进行快速的能量交换,同时与Ｒｏｓｓｂｙ波包之间进行缓慢的能量传输．从时间尺度上讲,惯性重力波可以看作Ｒｏｓｓｂｙ波包运动的背景噪声,因此上述非线性相互作用过程可以理解为大尺度Ｒｏｓｓｂｙ波包与背景噪声之间的能量交换过程．     

中层大气Rossby波与惯性重力波的非线性相互作用 （Ⅰ）相互作用方程

从包含Ｒｏｓｓｂｙ波和惯性重力波的大气运动方程组出发，采用弱非线性相互作用近似，推导出耗散大气中这两种尺度相差很大的波动之间的非线性相互作用方程．以此为基础，得到了描述窄角谱Ｒｏｓｓｂｙ波包和惯性重力波包的非线性时空演变规律的三波相互作用方程．数值分析表明，当一个Ｒｏｓｓｂｙ波包与两个惯性重力波包发生相互作用时，两个惯性重力波包之间进行快速的能量交换，同时与Ｒｏｓｓｂｙ波包之间进行缓慢的能量传输．从时间尺度上讲，惯性重力波可以看作Ｒｏｓｓｂｙ波包运动的背景噪声，因此上述非线性相互作用过程可以理解为大尺度Ｒｏｓｓｂｙ波包与背景噪声之间的能量交换过程．     

Rossby波的螺旋斑图

应用描写大气大尺度运动的准地转方程组，求得了大气Rossby波的三维定常流场以及相应的位温场、涡度场和散度场，其中的三维流场构成了物理空间的一个非线性自治动力系统. 研究表明，Rossby波具有     

非线性P波在二维固体中的传播特点数值模拟

波动理论一直是地震学的核心内容,非线性波在介质中是真实存在的,能够充分认识非线性波,将对波动理论的发展和进一步应用提供很大的帮助.本文从固体介质中的位移、应力、应变的基本关系出发,推导了非线性P波在二维固体中的传播的非线性方程,对此非线性方程,采用四阶差分的方法,研究其在二维空间中的传播特点,对非线性波的传播有了更深的认识和理解.     

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.     

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.     

中层大气Rossby波与惯性重力波的非线性相互作用（Ⅱ）波包之间的相互激发

进一步讨论了大中尺度Ｒｏｓｓｂｙ波与惯性重力波的非线性相互作用问题．从共振相互作用曲线来看,Ｒｏｓｓｂｙ波和惯性重力波可以在相当广泛的角谱范围内发生共振非线性相互作用．在一定条件下,一个大振幅波包可以激发两个小振幅波包不稳定增长而出现参量不稳定现象,这三个波包可以是同种类型或不同类型的波包．当两个大振幅波包发生相互作用时,非线性过程会产生另一个波包并使它增长,并且增长速度大于仅有一个大振幅波包时的增长速度．大尺度Ｒｏｓｓｂｙ波包税发两个较小尺度惯性重力波的过程是一种重要的能量串级（ｃａｓｃａｄｅ）过程．     

中层大气Rossby波与惯性重力波的非线性相互作用（Ⅱ）波包之间的相互激发

进一步讨论了大中尺度Ｒｏｓｓｂｙ波与惯性重力波的非线性相互作用问题．从共振相互作用曲线来看，Ｒｏｓｓｂｙ波和惯性重力波可以在相当广泛的角谱范围内发生共振非线性相互作用．在一定条件下，一个大振幅波包可以激发两个小振幅波包不稳定增长而出现参量不稳定现象，这三个波包可以是同种类型或不同类型的波包．当两个大振幅波包发生相互作用时，非线性过程会产生另一个波包并使它增长，并且增长速度大于仅有一个大振幅波包时的增长速度．大尺度Ｒｏｓｓｂｙ波包税发两个较小尺度惯性重力波的过程是一种重要的能量串级（ｃａｓｃａｄｅ）过程．     

中层大气Rossby波与惯性重力波的非线性相互作用（Ⅱ）波包之间的相互激发

进一步讨论了大中尺度Ｒｏｓｓｂｙ波与惯性重力波的非线性相互作用问题．从共振相互作用曲线来看，Ｒｏｓｓｂｙ波和惯性重力波可以在相当广泛的角谱范围内发生共振非线性相互作用．在一定条件下，一个大振幅波包可以激发两个小振幅波包不稳定增长而出现参量不稳定现象，这三个波包可以是同种类型或不同类型的波包．当两个大振幅波包发生相互作用时，非线性过程会产生另一个波包并使它增长，并且增长速度大于仅有一个大振幅波包时的增长速度．大尺度Ｒｏｓｓｂｙ波包税发两个较小尺度惯性重力波的过程是一种重要的能量串级（ｃａｓｃａｄｅ）过程．     

动水压力作用下深水桥墩非线性地震响应分析

为研究动水压力作用对深水桥墩地震响应的影响,本文分别采用Morison方程和辐射波浪理论建立了动水压力计算方法,分析了动水压力作用对桥墩地震响应的影响;同时分析了考虑材料非线性时动水压力作用对桥墩地震响应的影响。研究表明:动水压力作用增大了桥墩的地震响应,其影响随着相对水深的增加而增强;考虑材料非线性时动水压力对桥墩地震响应的影响,相对线性材料而言有所变化。     

二维层状介质中衍射波的计算

本文讨论了衍射波的计算,它是文献[5]的继续和发展,是为了应用射线法解决二维地震人机联作工作的一部分。根据波的物理性质,引入了等效炮点、等效检波点和等效界面等概念,将Berryhill导出的衍射波计算公式推广到倾斜界面和楔形结构等情形。这一工作与文献[1-3]中的工作相结合,在实用上解决了二维地震人机联作解释中的正演计算方法问题。