两层正压流体涡旋中螺旋波的不稳定

利用线性化的两层正压原始方程模型，对有水平和垂直切变基流的圆形涡旋中螺旋波的不稳定作了研究。结果表明，当基流失稳时，涡旋中不稳定扰动的厚度场、速度场在上、下两层都具有明显的螺旋结构，下层的螺旋结构要较上层复杂。基流垂直切变越大则越易失稳。失稳时上、下层扰动的配置接近反位相，故该螺旋波结构相应于斜压模。此时螺旋波上的扰动中心在切向是逆基流传播的，在径向则基本没有传播，而螺旋臂的整体运动缓慢。失稳的螺旋波其散度场要较涡度场明显，物理量的配置也大体符合重力惯性波的情况，故可认为其是重力惯性波的不稳定所致。本模型中该螺旋波的形态与实际热带气旋中的螺旋云(雨)带很相象。     

热带气旋螺旋云带动力不稳定的性质

热带气旋螺旋云带的不对称特征,在热带气旋的路径和强度变化中起着重要作用,对其动力性质的研究是整个热带气旋研究中的重要组成部分.文中分别对一个正压无辐散涡旋模型和正压原始方程涡旋模型进行线性化,采用标准模方法计算扰动的谱点和谱函数,研究扰动在基本流场中的不稳定问题,从而讨论了热带气旋中螺旋云带动力不稳定的性质.将一指定的基流廓线代入这两个模型,均会出现不稳定扰动.前者的流动为涡旋运动,仅在不稳定扰动的两个峰值之间可以看出螺旋状的结构特征,在距涡旋中心140 km的外围,不稳定扰动沿径向没有波动分布,没有螺旋云带状结构.此处相应于涡旋Rossby波的停滞半径(stagnation radius),在此半径之内出现的螺旋结构称为内螺旋云带,而在此半径之外出现的螺旋云带称为外螺旋云带.也就是说前者仅出现了眼壁(最大风速半径之内的最大扰动中心)、内螺旋云带,而后者则出现了眼壁、内螺旋云带和外螺旋云带.这说明滤去重力惯性波的正压无辐散涡旋模型(前者)只适合于解释热带气旋不稳定内螺旋云带的形成和结构,当综合考虑不稳定内、外螺旋云带的形成时,水平辐合、辐散的作用不能忽略,此时必须要用正压涡旋模型(后者).在该模型中因最不稳定扰动随涡旋半径的不同,其分别体现了涡旋Rossby波和重力惯性波的特点,故其是不稳定的涡旋Rossby-重力惯性混合波,其不稳定的性质是非平衡的.由此可知,要同时解释内、外螺旋云带的生成和结构,则非平衡的涡旋Rossby-重力惯性混合波不稳定理论应是更合适的选择.     

两层正压涡旋稳定性问题分析

本文从柱坐标中线性化的两层均质流体的正压原始方程组出发，从广义能量的角度，研究了该模型中涡旋波的稳定性问题，发现此时不仅可存在广义正压不稳定和超高速不稳定，当上下层扰动厚度场反相时还有新的不稳定类型发生。     

涡旋Rossby波传播的不同特征

用一个柱坐标系涡度正压方程的半谱模式，实施了4组试验，研究了不同初始扰动涡旋分布条件下，涡旋Rossby波的传播特征问题。结果指出：正值、负值相间的沿方向角二波分布的初始场，与只有正值涡旋的初始场相比，其后涡旋Rossby波的传播有明显的差别，即前者向内传播的涡量比后者衰减得快，而且前者是单峰传播，后者是双峰传播。     

非线性涡旋Rossby波的演变特征

利用多重尺度摄动法，推导出非线性涡旋Rossby波波包的演变方程是非线性Schroedinger方程。对该非线性Schroedinger方程的周期波动解及其稳定性进行了研究，得到了有关稳定和不稳定的判据。数值计算表明：非线性涡旋Rossby波的相速值为10^0m／s量级，这和台风中的螺旋雨带实测移速的量级是一致的，可以从涡旋Rossby波说中较好地解释台风中的螺旋雨带的形成和维持。     

正压涡旋不稳定问题的研究

本文对正压涡旋上的不稳定问题作了讨论，给出了刚性旋转涡块失稳的研究结果。研究表明，这种情况下依边界条件的不同，可有两类不稳定波动发生，在热带气旋的特定部位，有与该理论分析相一致的波动存在。     

热带风暴中波动特征的研究进展和问题

在分析热带风暴眼壁和螺旋雨带中尺度波动特征最新研究的基础上，指出这些研究所忽略的问题，其中包括重力惯性波和涡旋Rossby波波解存在的前提条件和约束、理论分析与观测研究存在的差异等。提出一种基于准平衡动力条件下，热带风暴内中尺度扰动涡散运动共存时，区别于标准模混合的不可分的混合涡旋Rossby-重力惯性波，并讨论了位涡守恒条件下这一类不可分混合波的可能成波机制。利用高分辨率的模式大气资料，采用非对称波分量的分解方法分析了Bonnie飓风中的中尺度波动特征，结果表明，热带风暴中1波型扰动既具有涡旋波性质，但也存在散度扰动的变化，而2波型扰动则体现了明显的不可分混合波的特性。     

台风中涡旋波1波扰动的形成机制及其变化特征

通常将台风中的螺旋云带看成是一种称为涡旋罗斯贝波的波动,双臂对应的切向波数为2,单臂对应的切向波数为1,目前这种波动发生发展的物理机制仍不很清楚,值得进一步研究.利用柱坐标下的正压流体涡度方程,研究了台风中涡旋罗斯贝波1波扰动的正压不稳定性及发展变化问题.结果表明,当基本流径向涡度梯度小于0时,由于涡度扰动的速度场对于基本涡度场的平流效应,1波(m=1)扰动可从基本流吸取能量而出现不稳定快速增长.但由于扰动旋臂的缠卷作用,径向速度将很快变小,因此,不稳定增长将受到一定的时间限制;波动的发展速度与半径有关,中心附近的波动先发展且向外传播,距中心较远的波动稍后发展.整体上看,波动由中心向外扩展,大尺度台风的螺旋云带比小尺度台风的螺旋云带发展更快.     

高原低涡中涡旋波动特征的初步分析

将青藏高原低涡(下称高原低涡)视为受加热强迫的边界层内涡旋,分别研究了直角坐标系正压模型和柱坐标系正压模型中高原低涡所含的波动,揭示了高原低涡中各类波动的频散关系及其基本特征,对比分析了两种模型下所得结果的异同,讨论了高原低涡中的波动与流场特征的联系。本研究认为高原低涡既含有涡旋Rossby波又含有惯性重力外波,这对于...     

台风麦莎的正压特征波动结构及其稳定性

利用中尺度WRF模式对2005年8月西北太平洋台风麦莎（Matsa）进行了精细的数值模拟。使用模式输出资料,对正压浅水方程组进行了数值差分计算,分析它在最大强度时刻的正压特征波动结构和稳定性。结果表明,台风麦莎内部包含有沿逆时针方向传播的重力惯性外波和涡旋Ross-by波,两种波动的结构和稳定性存在显著性差异。前者主要存在于台风外围,增长率随波长的减小而增加,台风外围的波动相速度为48．9～68．5m／s;后者主要位于距离台风中心200km内,表现为3波最不稳定,半径100km处相速度约为5m／s。此外,重力惯性外波的扰动风场与高度场基本相垂直,扰动散涡比值大于3倍,甚至达到10＾3倍,运动以辐合、辐散为主;涡旋Rossby波的扰动风场基本平行于高度场,扰动散涡比值为10＾-1～10＾-2,涡旋运动是其主要运动,与内螺旋雨带沿着切向圆周方向的传播具有密切关系。     

基于RBF神经网络的人脸识别研究

针对人脸识别技术中存在的高维问题、小样本问题和非线性问题展开研究.围绕人脸特征提取,采用基于主成分分析和Fisher线性鉴别来克服在人脸识别中的小样本问题,同时将人脸图像从高维空间映射到低维空间从而解决了高维问题;在分类识别方面,采用具有很强的非线性映射功能的RBF神经网络进行模式分类,能够解决人脸识别中的非线性问题.在ORL人脸数据库上进行的仿真实验表明,该方法进行人脸识别具有较高的识别率.     

扩散系数反演及其差分格式研究

空气污染预报属于正问题，而从污染物浓度来求解扩散系数则属于反问题。正问题和反问题有着本质的不同，在解的定义和求解方法上也有很大的区别。从最优控制的角度定义了大气边界层中垂直扩散系数反演问题的解，用伴随模式方法得到目标函数的梯度并求解反问题。研究中发现，反演的结果与模式差分格式的选取有关，与测试源的设置也有直接的关系。在经过多次数值试验后，对于误差的来源进行了理论分析，发现了反演结果与差分格式及测试源之间的联系，得到了满意的反演结果，并为实验测定扩散系数提供了依据。     

Solving the map overlay problem with a fuzzy approach

The map overlay problem occurs when mismatched gridded data need to be combined, the problem consists of determining which portion of grid cells in one grid relates to the partly overlapping cells of the target grid. This problem contains inherent uncertainty, but it is an important and necessary first step in analysing and combining data; any improvement in achieving a more accurate relation between the grids will positively impact the subsequent analysis and conclusions. Here, a novel approach using techniques from fuzzy control and artificial intelligence is presented to provide a new methodology. The method uses a fuzzy inference system to decide how data represented in one grid can be distributed over another grid using any additionally available knowledge, thus mimicking the higher reasoning that we as humans would use to consider the problem.     

A review of analytical models of sea‐ice growth

Abstract

The modelling of sea‐ice growth is a classical problem in geophysics, which has been traditionally treated as one‐dimensional, considering only the vertical heat transfer. The modelling work commenced in the 1800s with analytic methods. These are very effective tools for examining the sea‐ice growth problem, providing a clear insight into the physical mechanisms and producing simple first‐order approximations for the ice thickness in various conditions. This paper describes the physical problem of sea‐ice growth, presents an analytical modelling framework for the problem and provides analytic solutions for different environmental conditions.     

气溶胶粒子反演的约束优化方法

气溶胶粒子大小分布是地球环境科学研究中最重要的方向之一.由数学物理模型来估计气溶胶的粒子分布是一个不适定的反问题,反演的目的就是用适定的问题来代替不适定问题,并获得原问题解的近似.本文研究气溶胶粒子分布的约束优化反演方法.首先探讨了问题的病态性,接着基于对待反演参数施加先验约束给出了正则化模型.在正则化的具体实现上,研...     

非均匀层结下的对称不稳定

研究了非均匀层结下的对称不稳定，给出了不稳定发生的判据，并将该微分方程的特征值问题化为一个实对称矩阵的特征值问题，还取不同的层结廓线进行了数值计算。     

用于防雷工程的电涌保护器的测试研究

针对电源类电涌保护器的试验可进行分类,电源保护器的测试方法除了有规范的要求外,还有许多具体的问题需要研究解决。针对SPD测试中出现的问题进行分析,主要围绕M OV电阻片的漏电流与相关测试所出现的现象进行讨论,对击穿、闪络、燃烧问题进行研究,归纳了现今电涌保护器最常出现的问题。     

THE INVERSE PROBLEM OF KLEIN-GORDON EQUATION BOUNDARY VALUE PROBLEM AND ITS APPLICATION IN DATA ASSIMILATION

Since the solution of elliptic partial differential equations continuously depends on the boundary condition, the Euler equation derived from variational method cannot be solved without boundary condition. It is often difficult to provide the exact boundary condition in the practical use of variational method. However, in some application problems such as the remote sensing data assimilation, the values can be easily obtained in the inner region of the domain. In this paper, the boundary condition is tried to be retrieved by using part solutions in the inner area. Firstly, the variational problem of remote sensing data assimilation within a circular area is established. The Klein-Gordon elliptic equation is derived from the Euler method of variational problems with assumed boundary condition. Secondly, a computer-friendly Green function is constructed for the Dirichlet problem of two-dimensional Klein-Gordon equation, with the formal solution according to Green formula. Thirdly, boundary values are retrieved by solving the optimal problem which is constructed according to the best approximation between formal solutions and high-accuracy measurements in the interior of the domain. Finally, the assimilation problem is solved on substituting the retrieved boundary values into the Klein-Gordon equation. It is a type of inverse problem in mathematics. The advantage of this method lies in that it overcomes the inherent instability of the inverse problem of Fredholm integral equation and alleviates the error introduced by artificial boundary condition in data fusion using variational method in the past.     

用于防雷工程的电涌保护器的测试研究

针对电源类电涌保护器的试验可进行分类,电源保护器的测试方法除了有规范的要求外,还有许多具体的问题需要研究解决。针对SPD测试中出现的问题进行分析,主要围绕M OV电阻片的漏电流与相关测试所出现的现象进行讨论,对击穿、闪络、燃烧问题进行研究,归纳了现今电涌保护器最常出现的问题。     

低纬高原雹云识别物元可拓模型及效果检验

雹云识别是一个多参数的模式识别问题,应用物元可拓思想将单参数雹云识别的不相容性转化为相容性问题。在与成都地区雹云识别的物元可拓模型进行对比后,根据低纬高原地形及气候特点,通过适当增加参数,构造完成低纬高原雹云识别的物元可拓模型,以此进行雹云识别,准确率达86％以上。