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41.
In this paper, a nonlinear optimization method is used to explore the finite-time instability of the atmospheric circulation
with a three-level quasigeostrophic model under the framework of the conditional nonlinear optimal perturbation (CNOP). As
a natural generalization of linear singular vector (SV), CNOP is defined as an initial perturbation that makes the cost function
the maximum at a prescribed forecast time under certain physical constraint conditions. Special attentions are paid to the
different structures and energy evolutions of the optimal perturbations. 相似文献
42.
To investigate the stability of the bottom boundary layer induced by tidal flow (oscillating flow) in a rotating frame, numerical experiments have been carried out with a two-dimensional non-hydrostatic model. Under homogeneous conditions three types of instability are found depending on the temporal Rossby number Rot, the ratio of the inertial and tidal periods. When Rot < 0.9 (subinertial range), the Ekman type I instability occurs because the effect of rotation is dominant though the flow becomes more stable than the steady Ekman flow with increasing Rot. When Rot > 1.1 (superinertial range), the Stokes layer instability is excited as in the absence of rotation. When 0.9 < Rot < 1.1 (near-inertial range), the Ekman type I or type II instability appears as in the steady Ekman layer. Being much thickened (100 m), the boundary layer becomes unstable even if tidal flow is weak (5 cm/s). The large vertical scale enhances the contribution of the Coriolis effect to destabilization, so that the type II instability tends to appear when Rot > 1.0. However, when Rot < 1.0, the type I instability rather than the type II instability appears because the downward phase change of tidal flow acts to suppress the latter. To evaluate the mixing effect of these instabilities, some experiments have been executed under a weak stratification peculiar to polar oceans (the buoyancy frequency N2 10−6 s−2). Strong mixing occurs in the subinertial and near-inertial ranges such that tracer is well mixed in the boundary layer and an apparent diffusivity there is evaluated at 150–300 cm2/s. This suggests that effective mixing due to these instabilities may play an important role in determining the properties of dense shelf water in the polar regions. 相似文献
43.
赤道不稳定波对海气相互作用影响的数值模拟分析 总被引:1,自引:0,他引:1
赤道不稳定波 (tropical instability waves) 存在于热带东太平洋赤道附近, 通常于每年的春末夏初出现, 以约0.6 m/s速度向西传播, 波周期为20~40天左右, 波长约为1000~2000 km.本文利用一个全球高分辨率海气耦合模式对赤道不稳定波在赤道附近的热量输送进行分析, 表明赤道不稳定波产生指向赤道的热通量, 从而部分抵消了热带东太平洋地区由Ekman辐散和温度平流导致的强冷却效应, 维持热带地区的热量平衡.其对赤道冷舌区的增暖作用可以消除和减弱气候模式中热带东太平洋地区的系统性冷偏差, 能使冷舌的强度和分布得到合理的改善, 对气候模式的改进和发展具有潜在贡献.赤道不稳定波还可以改变赤道海洋上空低层大气层结稳定度, 导致近地层强的风场辐合辐散, 并进一步影响大气混合层的温度、 风场等气象要素.模拟分析结果还表明, 赤道不稳定波对大气强迫产生二次响应, 改变赤道上空逆温层的垂直位移和逆温强度.研究赤道不稳定波对热带海洋气候及其海气相互作用机理的理解具有重要意义. 相似文献
44.
1 INTRODUCTIONOf three main methods for studying the radiativeforcing of anthropogenic sulfate and climatic responseon the regional scale, the first is, with given rates fortransforming SO2 to sulfate, converting actuallyreleased SO2 into sulfate and acqu… 相似文献
45.
本文利用常规地面、高空、区域自动站观测资料、灾害性强对流天气监测记录资料以及NCEP分析数据,对2000—2015年泛华北地区(32.5°~53.5°N、105°~135°E)冷季(除6、7、8月以外)高架对流时空分布特征、锋面环境特征以及不稳定机制进行统计分析。研究发现,泛华北地区冷季高架对流多发生于河南中北部、山东西部及河北中南部。从季节分布来看,2和11月是冷季高架对流发生最多的月份,呈"双峰型"分布特征。冷锋是引发泛华北地区冷季高架对流的主要锋面系统,约占高架对流事件总数的60%。高架对流发生时常伴随有较强的冷垫及锋面逆温,有超过半数的高架对流发生在温差超过6℃的逆温层之上。逆温层顶高多位于850hPa之上甚至能达到700hPa。高架对流发生时多伴随有20~30m·s~(-1)的0~6km强垂直风切变,这一强斜压特征有利于条件对称不稳定及其导致的高架倾斜对流的发生。经过分类与统计发现,条件对称不稳定和弱条件稳定度或近湿中性大气层结下的锋生强迫引发的较强上升运动是造成华北冷季高架对流的主要不稳定机制。 相似文献
46.
小煤窑采空区突发性垮塌灾害是榆神府矿区重大地质灾害问题之一。采用工程地质分析及数理推导的方法,分析了小煤窑采空区成灾条件及致灾机理,构建了顶板–残留煤柱岩石力学系统,推导了基于尖点突变模型的采空区系统失稳力学判据。以枣稍沟小煤窑为例进行分析,结果表明,该方法简便实用,计算结果可靠,为小煤窑采空区稳定性定量评价提供了一种新途径。 相似文献
47.
48.
49.
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50.
The subject of the wave–seabed–structure interaction is important for civil engineers regarding stability analysis of foundations for offshore installations. Most previous investigations have been concerned with such a problem in the vicinity of a simple structure such as a vertical wall. For more complicated structures such as a pipeline, the phenomenon of the wave–seabed–structure has not been fully understood. This paper proposes a finite-difference model in a curvilinear coordinate system to investigate the wave-induced seabed response in a porous seabed around a pipeline. Based on the present numerical model, mechanism of the wave-induced soil response is examined. Employing Mohr–Coulomb failure criterion, the wave-induced seabed instability is also estimated. The numerical results indicate the importance of the effect of pipeline on the seabed response. 相似文献