Variational iteration solving method for El Niño phenomenon atmospheric physics of nonlinear model

A class of E1 Niйo atmospheric physics oscillation model is considered. The E1 Niйo atmospheric physics oscillation is an abnormal phenomenon involved in the tropical Pacific ocean-atmosphere interactions. The conceptual oscillator model should consider the variations of both the eastern and western Pacific anomaly patterns. An E1 Niйo atmospheric physics model is proposed using a method for the variational iteration theory. Using the variational iteration method, the approximate expansions of the solution of corresponding problem are constructed. That is, firstly, introducing a set of functional and accounting their variationals, the Lagrange multiplicators are counted, and then the variational iteration is defined, finally, the approximate solution is obtained. From approximate expansions of the solution, the zonal sea surface temperature anomaly in the equatorial eastern Pacific and the thermocline depth anomaly of the sea-air oscillation for E1 Niйo atmospheric physics model can be analyzed. E1 Niйo is a very complicated natural phenomenon. Hence basic models need to be reduced for the sea-air oscillator and are solved. The variational iteration is a simple and valid approximate method.     

Variational iteration solving method for El Nio phenomenon atmospheric physics of nonlinear model

1 IntroductionThe El Ni’o atmospheric physics oscillation is anabnormal phenomenon involved in the tropical Pacificocean- atmosphere interactions. Studies on the El Ni(ophenomenon are very attractive (Lin et al., 2000; Linet al., 2001, 2002; Wang, 2001; Feng et al., 2001;Feng et al., 2002; Liu et al., 2002; Wei and Chen,2003; Xie et al., 2002; Zhu et al., 2002; Pu et al.,2003; Gu et al., 2004; Yu and Liu, 2004). Lin and Mo(2004), Mo and Lin (2004) and Mo et al. (2004) alsostudied a s…     

Characteristic mode model of tropical Pacific Ocean and dynamic mechanism of El Nino

Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　ｍｏｄｅｍｏｄｅｌ　ｏｆ　ｔｒｏｐｉｃａｌ　Ｐａｃｉｆｉｃ　Ｏｃｅａｎ　ａｎｄ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｏｆ　Ｅｌ　ＮｉｎｏＺｈａｎｇＸｉａｎｇｄｏｎｇ；ＨｕａｎｇＳｈｉｓｏｎｇ；ａｎｄＺｈａｎｇＪｉｎｇ（Ｒ...     

厄尔尼诺与影响福建的热带气旋

资料统计分析显示,ＥｌＮｉｎｏ年,影响福建的热带气旋较常年显著偏少,ＬａＮｉｎａ年,影响福建热带的气旋较常年偏多,ｔ检验表明,两者之间差异显著。其机制是,ＥｌＮｉｎｏ活动期间,西太平洋副热带高压强度大,位置偏南、偏西、ＩＴＣＺ位置偏南,热带气旋生成区对流活动弱,不利于热带气旋的生成和北上影响福建,ＬａＮｉｎｅ年,副热带高中度北,位置偏北,偏东,ＩＴＣＺ位置偏北,热带气旋生成区对流活动旺盛,有利于热     

El Ni(n)o phenomenon in simple ocean data assimilation data

To study how the air and sea interact with each other during El Nino/La Nina onsets, extended associate pattern analysis (EAPA) is adopted with the simple ocean data assimilation (SODA) data. The results show that as El Nino/La Nina' s parents their behaviors are quite different, there does not exist a relatively independent tropical atmosphere but does exist a relatively independent tropical Pacific Ocean because the air is heated from the bottom surface instead of the top surface and of much stronger baroclinic instability than the sea and has a very large inter-tropical convergence zone covering the most tropical Pacific Ocean. The idea that it is the wester burst and wind convergence, coming from middle latitudes directly that produce the seawater eastward movement and meridional convergence in the upper levels and result in the typical El Nino sea surface temperature warm signal is confirmed again.     

两类厄尔尼诺事件期间热带大气GILL响应分析

分析了1979-2018年两类厄尔尼诺事件期间月平均热带太平洋海面温度(sea surface temperature,SST)异常、对流降水异常、大气环流异常等特征,发现东部型、中部型厄尔尼诺期间海洋及大气加热场并不是赤道对称,赤道以南热源强度大于赤道以北.大气对热源的响应表现在:1)低层在大气热源西侧出现南、北半球...     

厄尔尼诺(El Nino)事件与东南沿海热带气旋活动的相关分析

统计分析了近50 a(1949～1998年)厄尔尼诺(ELNINO)事件以及我国东南沿海热带气旋历史资料,得出了厄尔尼诺(ELNINO)事件与我国东南沿海热带气旋的活动频数、移动路径、强度以及相关灾害的关系。     

赤道太平洋次表层海温距平的EEOF分析及与厄尔尼诺的关系

通常气候变量场在时间上存在着显著的自相关及交叉相关,扩展的经验正交函数(ExtendedEOF,以下记作EEOF)分析是在经典的EOF基础上发展而来的,它同时考虑了要素的空间和时间相关性,可以得到变量场的移动性分布结构。本文通过对赤道太平洋次表层海温距平(SOTA)场的EEOF分解,发现第一特征向量是关于ElNino的模态,它反映了ElNino的发生持续消亡的整个过程,对应的时间系数(第一主分量)与Nino3指数有很好的同时相关。第二特征向量是关于西太平洋暖池的模态,它反映了西太平洋暖池从暖位相到冷位相(同时东太平洋从冷位相到暖位相)的过程,第二主分量与滞后6～10个月的Nino3指数有很好的相关性。这两个主分量不但有助于了解赤道太平洋海温异常的过程,而且为厄尔尼诺的预报提供了重要线索。     

海洋系泊缆索非线性有限元静力分析

采用几何非线性有限元方法研究海洋系泊缆索在重力、浮力和水流流体阻力作用下的静态平衡位形和张力分布.基于完全的Lagrangian格式,采用二节点等参索单元建立系泊缆索的静态平衡方程;采用增最迭代法求解得到的静平衡方程.数值算例证实此方法的有效性和准确性.计算了不同水流流体阻力作用下缆索的静平衡位形和张力分布,得到一些有意义的结论.     

基于变分法评估卫星海面信息对重构三维温盐及声场特性的影响

基于卫星海面观测重构水下三维温盐场并获取声场特性的研究,在军事海洋等领域具有重要的实践应用价值,但其效果不但受到重构方法的影响,而且随所利用的卫星海面观测信息的不同而改变。本研究基于美国海军最新研发的利用变分法的温盐场重构,研究了利用卫星海面高度、海面温度或二者联合数据,及考虑温盐垂向梯度对重构三维温盐及声场特性的影响。结果发现,集合了海表温度、海表高度和温盐垂直梯度3个约束项的重构方案精度最高,其重构温度场和盐度场的平均误差分别为1.08℃、0.11,该方案也能更好地捕捉温盐场的空间特征。通过分析不同方案的空间特征,海面温度主要作用于捕捉混合层以浅区域的温盐特征,这对表面声学层（Sound Layer Depth, SLD）的影响较大;海面高度和温盐场的垂直梯度对混合层以深区域的反演精度都有较高提升,能够影响整个声速剖面的准确性。根据声学特征分析, SST、SSH与温盐垂直梯度同时约束时,SLD以浅声速与HYCOM相差最小,约为1 m/s;没有梯度约束时,SLD与HYCOM相差约为1.5 m/s,未能很好地反映海表面声道特征;表明声道特征对海表温度与梯度约束均较为敏感。     

导热几何形状反演的变分原理及边界条件的确立

本文采用变域变分原理,建立了导热几何形状反演问题的变分原理,同时获得了该问题所需满足的边界条件和附加条件.该变分原理能将未知形状的几何变量及控制方程结合在一个变分泛函中,使得数学描述简洁、紧凑,且几何变量及控制方程的求解能耦合地进行.介绍了运用该变分原理并结合有限元方法进行数值计算的方法.     

Solution of the nonlinear roll model by a generalized asymptotic method

Mathematical modeling of the nonlinear roll motion of ships is one subject widely dealt with in nonlinear ship dynamics. This paper investigates setting up a form of nonlinear roll motion model and developing its periodic solution by the generalized Krylov–Bogoliubov asymptotic method in the time domain. In this model, nonlinearities are introduced through damping and restoring terms. The restoring term is approximated as a third-order odd polynomial whereas the quadratic term is favored to represent the nonlinear damping. The ship is assumed to be under the influence of a sinusoidal exciting force. Although the method is expressible to contain any order of the perturbing term, a single degree is chosen to avoid cumbersome mathematical complexity. In order to improve the solution a first-order correction term is also included. Moreover, a numerical example is carried out for a small vessel in order to validate the solution scheme.     

波高非线性概率分布高阶谱数值模型研究

由于波浪的调制不稳定以及非线性波-波相互作用等因素的存在,波浪的分布会偏离线性假设下瑞利分布的结果。通过使用高阶谱模型对不同初始条件下波浪数值模拟。对统计得到的波高与线性理论下的瑞利分布和考虑非线性下改进的埃奇沃思-瑞利（MER）分布和依据Gram-Charlier展开的分布（GC分布）进行对比。结果表明,深水条件下波浪传播过程中偏度值变化较小,而峰度值出现增长。在较小有效波高值的波况下波高分布符合瑞利分布,但随着有效波高值的增加,波浪的非线性增强,波高分布与考虑非线性影响下的GC和MER分布结果相符。宽谱下的波高分布偏离瑞利分布的程度小于窄谱的情况,波高分布更接近瑞利分布的结果。     

Perturbed solution of sea-air oscillator for the El Niño/La Niña-Southern Oscillation mechanism

A class of coupled system of the El Niño/La Niña-Southern Oscillation (ENSO) mechanism is studied. Using the perturbed theory, the asymptotic expansions of the solution for ENSO model are obtained and the asymptotic behavior of solution for corresponding problem is considered.     

一种基于表面状态参数的三维海洋动力学模型数值求解方法*

大面积的海洋表面实时运动状态可以通过遥感技术获取, 而海洋内部的运动状态只能进行定点观测, 无法达到大面积的实时监测。基于海洋动力学基本原理, 在正压浅海大陆架模式下, 在三维空间构建海洋表面与内部运动状态的关系模型; 利用遥感探测的海洋表面流速与流向数据, 结合海域的浪高、风速状态参数, 运用有限差分法反演出深层海流的流速与流向信息。反演结果符合海洋动力学规律, 反映出了深层流整体分布状态, 扩展了雷达遥感应用范围。     

非线性共轭梯度法在东海黑潮流计算中的应用

基于现有的几种海流计算方法,根据与P矢量法相同的动力特性和内在假设,对海流计算提出了一种简单、高效、易扩展、适用范围广的新方法:非线性共轭梯度法.利用1989年4月以来的"中日黑潮合作调查研究"6个航次的CTD资料,对东海黑潮流区域应用非线性共轭梯度法进行了海流计算.通过与船载ADCP实测结果比较表明,非线性共轭梯度法是可行的.     

适用于曲边界的浅水非线性波浪数值模型

实际工程中存在大量的曲边界,因此在曲边界上的计算准确性可以考察出一个数值模型的实用价值。利用Beji的改进型Boussinesq方程建立了一个有限元方法的数值波浪模型。造波方面采用Fenton提出的非线性规则波浪解;在墙边界处,以求解法线方向和切线方向的速度和导数代替求解x、y方向的速度和导数,从而使边界条件直接适用、严格满足,保证了对曲边界计算的准确性。"重开始广义极小残量法"的使用保证了求解方程组的效率和精度,使造波和边界处理方法的有效性和准确性得到了合理地诠释。通过与试验数据、他人数值结果、解析解的比对,显示出该模型计算稳定、结果准确,真正体现出了有限元方法对曲边界适用的优势。     

Full-range nonlinear analysis of fatigue behaviors of reinforced concrete structures by finite element method

Ｆｕｌｌ－ｒａｎｇｅｎｏｎｌｉｎｅａｒａｎａｌｙｓｉｓｏｆｆａｔｉｇｕｅｂｅｈａｖｉｏｒｓｏｆｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｂｙｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ￥ＳｏｎｇＹｕｐｕ；ＺｈａｏＳｈｕｎｂｏ；ＷａｎｇＲｕｉｍ...     

一种准刚性基础-桩-土共同作用非线性分析的近似方法

通过与刚性基础-桩群-土体系的比较,对级配碎石水密法填筑路堤-土工格栅(含基底缓冲层)-现浇薄壁筒桩复合地基体系提出了一种准刚性基础-桩-土共同作用的非线性分析近似方法。计算表明,该方法简便、实用,能较好地反映桩、土非线性特性对路堤受力变形的影响。     

利用伴随法优化非线性潮汐模型的开边界条件Ⅱ.黄海、东海潮汐资料的同化试验

本研究基于最优控制理论,采用变分数据同化法,通过建立伴随模型,把观测资料同化到陆架海域潮汐数值模型中去,优化开边界条件,以便提高数值预报的精度.潮汐模型的控制方程为考虑平流项、非线性底摩擦和侧向涡动粘性项的非线性浅水方程组.在第Ⅰ部分建立伴随模型和进行“孪生”数值试验的基础上,给出利用验潮站的水位资料以及TOPEX/Poseidon卫星测高数据在黄海、东海进行变分数据同化试验的数值结果.试验表明利用上述资料对模型进行变分同化校正是可行的.