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大气长波的发展和演变影响着大气的可预报性,并对提高天气预报和气候预测水平有重要的意义.在影响大气长波演变的因子中,除波与波非线性相互作用外,基流的作用也非常重要.本文利用非均匀基本场下Rossby波运动方程,通过数值求解,分析了基本场结构和初始场对Rossby波演变的影响,揭示了纬向非均匀基本场对长波调整的作用.研究结果表明:基流纬向非均匀时,线性Rossby波也会出现长波调整现象,基流随纬向变化是长波发生调整的又一个重要机制;大气长波调整对波动的初始振幅不敏感,但基本场振幅影响着长波调整能否出现和出现的时间;基本场纬向平均西风基流的大小除影响波动传播的速度和方向外,还影响长波调整出现的时间和规律;长波调整的出现还与基本场和初始场的结构有关,不同基本场时,波动是否发生调整、向高波数还是向低波数调整都决定于基本场结构,相同基本场时,不同初始结构的波动也有着不同的演变过程. 相似文献
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磁通门磁力仪的零位偏移量在卫星轨道上会因诸多因素而发生改变.为此,基于剪切阿尔芬波动不改变总磁场强度这一特征的Davis-Smith方法被提出用于计算磁力仪的零位补偿.实际上,行星际空间中没有纯粹的阿尔芬波动.本文采用数值模拟分析了存在小的压缩波动情况下,阿尔芬波动的幅度、周期和相位以及数据窗口时间长度等对Davis-Smith方法计算零位补偿的影响.我们发现,只有当阿尔芬波动的周期与压缩波动周期相同时,阿尔芬波动的性质会对零位补偿的计算产生不可忽视的误差.阿尔芬波动的幅度越大,零位补偿的误差越小.磁场各分量零位补偿的误差大小还会受到阿尔芬波动初始相位的影响.此外,数据窗口时间长度越长,则零位补偿误差趋于减小至真实值. 相似文献
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本文基于正压浅水模型,分析基态位涡（Potential Vorticity：PV）结构对热带气旋（Tropical Cyclone：TC）类涡旋系统稳定性及其波动特征的影响.通过引入基态PV结构参数：宽度δ（眼墙内外边界涡度发生陡变的半径长度之比）和中空度γ（眼心相对涡度与内核区域平均相对涡度之比）,设计具有相同基流最大切向风速和最大风速半径的170组不同基态PV环结构的敏感性试验,并讨论了不同基态PV结构下涡旋系统最不稳定波数（the most unstable wavenumber：MUWN）和系统最不稳定模态（the most unstable mode of System：MUMS）的特征频率及其不稳定增长率的大小.结果指出：当PV环较宽,系统表现为低波数最不稳定,相应的MUMS为低频波且增长率小;当PV环较窄,系统表现为高波数不稳定,且PV环越实最不稳定波数越高;当PV环窄且空时,MUMS均为中高频波动,且不稳定增长率随PV环的宽度变窄和中空度变空而明显增大.分析典型PV结构下系统演变特征可知,当PV环较宽,MUMS表现为具有平衡约束的低频波动的线性不稳定特征;当PV环趋向窄且空时,MUMS的平衡性约束趋向弱化,同时不稳定增长表现为明显的指数型增长.进一步讨论系统内部非对称结构的形成和传播机制发现,对于弱不稳定的PV环来说,低波数波最不稳定的特征波动具有典型涡旋Rossby波特征;而对于强不稳定的PV环来说,高波数不稳定的特征波动混合波性质明显. 相似文献
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运用台风移动涡旋影响域统计分析动态区域序列概念，采用 3个目标台风卫星TBB资料 ，对台风螺旋云带波列结构特征进行了功率谱合成分析。研究结果揭示出台风涡旋中心与周 边区域对流云的相关场呈螺旋带波状特征；台风影响域螺旋波亦表现出显著次天气、中尺度 波动特征，其波动周期尺度及其传播相速可类似重力内波与涡旋Rossby波，即周期呈双峰特 征，为大于6h与24h左右时间尺度；螺旋波高、低空流型特征与台风的维持、发展结构特征 相关；扰动TBB场时间偏差分布呈类似涡旋Rossby波螺旋波列，其波列路径与涡 旋Rossby波传播特征相似，并提出了台风涡旋螺旋波结构模型。 相似文献
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本文研究初始应力及磁场作用下导电粘弹体内的波动特性。首先导出有初始应力及磁场作用下导电粘弹体运动的基本方程,然后用它去研究流体静压力及单轴初始应力下波动方程的解,从平面简谐波的频散方程,分析了初始应力及磁场对波动传播的影响。粘弹体用Kelvin-Voigt模型,外磁场假定为均匀。所得结果表明,初始应力对波的影响随应力性质不同而有所差异,它既影响波的相速也影响波的衰减。磁场影响的大小决定于外磁场的强弱。从本文所得公式中,令外磁场为零,可得初始应力对波特性的影响;如令初始应力为零,就得到磁场对波的影响结果;令两者同时为零,即得粘弹波的经典结果。 相似文献
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基于近海各种环境因子的响应,产自中国海南岛沿岸海域的企鹅珍珠贝珍珠层表层发育一组‘螺旋位错’微结构．透射和扫描电子显微镜测试结果表明,由企鹅珍珠贝外套膜上皮细胞组织周期性分泌的有机质多以薄膜的形式预先构筑初始螺旋位错生长模板,在有机质薄膜的诱导和螺旋调制下,无定形碳酸钙质点通过择位取向和螺旋位错生长,逐步演变为具长程有序的假六方文石微板片,与其外延螺旋生长的细分散状有机质一并兼有择优识别和粘附无定形碳酸钙质点的功能．无数微米一纳米尺度的文石微板片参与有机质薄膜的集群互动和螺旋位错自组装,并沿C轴方向呈蜷线状逐层向前堆垛,形成具螺旋位错生长结构的珍珠层． 相似文献
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台风“麦莎”（Matsa）诱发平流层重力波的数值模拟 总被引：2，自引：0，他引：2
本文利用新一代中尺度预报模式WRF-ARW（V3.0）对2005年台风＂麦莎＂诱发的平流层重力波进行了数值模拟研究.覆盖整个＂麦莎＂台风主要生命史为期8天的模拟再现了＂麦莎＂的主要特征,与观测资料进行对比,模拟结果在台风基本特征（路径、强度、螺旋云带分布）以及平流层大气平均状态方面上,都与观测资料有较好的一致性.在此基础上,对＂麦莎＂诱发的平流层重力波进行了分析研究,分析结果表明：伴随台风向西北方向移动,在其上空以台风为中心的区域中,持续地出现显著平流层重力波,这些波动呈弧状的波阵面离开台风,并主要在背景流的上游中传播.这些波动特征表明了平流层重力波与台风之间存在紧密联系,我们把这种波动称为＂热带气旋-平流层重力波＂.模拟结果还显示,这些波动应该具有相当大的水平尺度,才使得在20km高度上清晰的波阵面出现在距台风中心1000km以外的位置,这与过去的观测分析结果揭示的与台风相伴的平流层大尺度重力波现象是一致的. 相似文献
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间断有限元（Discontinuous Galerkin：DG）方法具有低数值频散、网格剖分灵活、能模拟地震波在复杂介质中传播等优点.因此,本文将一种新的DG方法推广到双相和黏弹性等复杂介质的地震波场模拟,发展了求解Biot弹性波方程和D'Alembert介质波动方程的DG方法.首先通过引入辅助变量将Biot双相介质弹性波方程和D'Alembert介质波动方程转化为关于时间-空间的一阶偏微分方程组,然后对该方程组进行DG空间离散,得到半离散化的常微分方程组.最后,对此常微分方程组,应用加权的Runge-Kutta格式进行时间推进计算.数值结果表明,DG方法可以有效地求解Biot双相介质弹性波方程和D'Alembert介质波动方程,并能很好地压制因离散求解波动方程而产生的数值频散,获得清晰的各种地震波震相. 相似文献
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本文基于描述可压缩大气静力适应过程的线性模型,分别采用正交模法和WKBJ法,从波动响应的角度研究了风垂直切变对大气静力适应过程的影响.结合实际天气现象构造了四种风垂直切变模型,分别为垂直无切变的定常模型、类似锋面特征的线性切变模型、表征东风急流的反气旋式切变模型和类似西风急流的气旋式切变模型.分析了相应模型下静力适应过程中的波动特征及波能量演变规律.得到结论:(1)在定常模型中,破坏静力平衡的能量激发出四支两两成对的、传播性质类似声波和重力波的波动,波动能量在闭合系统假设下为守恒量;(2)风切变的存在改变了波动及其能量的传播特征,也改变了波动能量的守恒性;(3)在大气稳定层结下,若波动多普勒频率大于0且小于0.7倍的浮力振荡频率,则发展(衰亡)型波动的螺旋结构分别为:(a)在线性切变模型中,等相位线自下而上需向西(东)倾斜;(b)在反气旋式切变模型中,等相位线在急流轴上层自下而上需向西(东)倾斜,在急流轴下层自下而上需向东(西)倾斜;(c)在气旋式切变模型中,等相位线在急流轴上层自下而上需向东(西)倾斜,在急流轴下层自下而上需向西(东)倾斜;若波动多普勒频率大于0.7倍的浮力振荡频率,则情形相反. 相似文献
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Numerical study on transient harbor oscillations induced by successive solitary waves 总被引：1，自引：1，他引：0
Tsunamis are traveling waves which are characterized by long wavelengths and large amplitudes close to the shore. Due to the transformation of tsunamis, undular bores have been frequently observed in the coastal zone and can be viewed as a sequence of solitary waves with different wave heights and different separation distances among them. In this article, transient harbor oscillations induced by incident successive solitary waves are first investigated. The transient oscillations are simulated by a fully nonlinear Boussinesq model, FUNWAVE-TVD. The incident successive solitary waves include double solitary waves and triple solitary waves. This paper mainly focuses on the effects of different waveform parameters of the incident successive solitary waves on the relative wave energy distribution inside the harbor. These wave parameters include the incident wave height, the relative separation distance between adjacent crests, and the number of elementary solitary waves in the incident wave train. The relative separation distance between adjacent crests is defined as the ratio of the distance between adjacent crests in the incident wave train to the effective wavelength of the single solitary wave. Maximum oscillations inside the harbor excited by various incident waves are also discussed. For comparison, the transient oscillation excited by the single solitary wave is also considered. The harbor used in this paper is assumed to be long and narrow and has constant depth; the free surface movement inside the harbor is essentially one-dimensional. This study reveals that, for the given harbor and for the variation ranges of all the waveform parameters of the incident successive solitary waves studied in this paper, the larger incident wave heights and the smaller number of elementary solitary waves in the incident tsunami lead to a more uniform relative wave energy distribution inside the harbor. For the successive solitary waves, the larger relative separation distance between adjacent crests can cause more obvious fluctuations of the relative wave energy distribution over different resonant modes. When the wave height of the elementary solitary wave in the successive solitary waves equals to that of the single solitary wave and the relative separation distance between adjacent crests is equal to or greater than 0.6, the maximum oscillation inside the harbor induced by the successive solitary waves is almost identical to that excited by the single solitary wave. 相似文献
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面波成像是研究地壳上地幔横波速度结构的一种重要方法．通常,面波相速度或群速度成像假设面波沿大圆路径传播．但是,在地下介质速度结构变化较大时,面波会偏离大圆路径传播,从而导致基于大圆路径假设下的面波成像结果存在一定的误差. 我们采用基于射线追踪的面波成像方法,研究了面波的偏离大圆路径传播对四川西部地区面波相速度成像结果的影响．使用快速行进法(fast marching method)进行面波传播路径的射线追踪,采用子空间反演法(subspace inversion)进行迭代反演,对理论模型合成数据和川西台阵的短周期背景噪声相速度频散数据进行成像分析,并与使用大圆路径传播的成像结果进行对比．对理论模型的测试结果表明,当速度结构变化较大时,基于偏离大圆路径传播的面波成像能够更好地恢复模型异常．对川西台阵的真实数据反演结果显示:在短周期为6 s时,基于偏离大圆路径传播的反演方法较基于大圆路径传播的反演方法所获得的相速度异常的幅度更大些,在四川盆地区域两者的差异接近0.2 km/s;在周期为10 s时,两种反演方法的差异显著减小,基本都在0.1 km/s以内．这主要是因为6 s周期的面波相速度对复杂的上地壳浅层结构更为敏感,从而使得面波的偏离大圆路径传播效应对反演结果的影响更为显著．本文结果表明,当某一周期不同路径的面波相速度测量值变化较大,例如相对于平均相速度的异常超过10％时,则需考虑采用基于偏离大圆路径传播的面波成像方法,否则速度异常较大区域的反演结果可能会造成较大的偏差． 相似文献
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Long-term time-dependent stochastic modelling of extreme waves 总被引：4，自引：3，他引：1
Erik Vanem 《Stochastic Environmental Research and Risk Assessment (SERRA)》2011,25(2):185-209
This paper presents a literature survey on time-dependent statistical modelling of extreme waves and sea states. The focus
is twofold: on statistical modelling of extreme waves and space- and time-dependent statistical modelling. The first part
will consist of a literature review of statistical modelling of extreme waves and wave parameters, most notably on the modelling
of extreme significant wave height. The second part will focus on statistical modelling of time- and space-dependent variables
in a more general sense, and will focus on the methodology and models used also in other relevant application areas. It was
found that limited effort has been put on developing statistical models for waves incorporating spatial and long-term temporal
variability and it is suggested that model improvements could be achieved by adopting approaches from other application areas.
In particular, Bayesian hierarchical space–time models were identified as promising tools for spatio-temporal modelling of
extreme waves. Finally, a review of projections of future extreme wave climate is presented. 相似文献
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产生地震动空间效应的主要原因是地质构造的变化会极大地改变复杂场地条件下到达不同观测点的地震波,因此地震波振幅和相位发生明显变化。本文利用有限元和边界元耦合的方法,通过建立雷克子波入射时的非线性响应模型求解复杂场地条件下的波动积分方程,进行复杂近地表构造中地震波场数值模拟,旨在分析复杂场地条件下入射方向不同的地震波的动力响应规律。研究结果显示近地表会极大地改变地震波传播特征,导致地震波传播趋向不一致性的因素是由于复杂场地条件重建了地震波的传播路径,尤其须指出的是非一致性地表位移响应源于软土层中低频子波的传播。在地震响应分析中导致系统不同动力响应的其他原因是主频和地震波速度结构的改变,同时地震波入射角度的改变会引起到达观测点的时间滞后,地表位移响应随着入射角度的增大而增加,地震动的空间效应随着入射角度的减小而愈趋明显。 相似文献
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Richard Silvester 《Continental Shelf Research》1985,4(5):581-596
When waves arrive obliquely to a coast they cause littoral drift, the fluctuations of which result in cycles of erosion and siltation. These are minimised when the resultant wave energy is normal to the beach as the longshore component of energy approaches zero. This situation occurs naturally when headlands exist and the shoreline between them is sculptured into zeta shaped bays with logarithmic spiral plan shape. Waves are then diffracted and refracted into the embayment, arriving at the beach more normally. There is a limiting erosive pattern, for the case of no further input of sediment, where the log spiral and indentation ratio reach values which are predictable. These can then be used to test the stability of that section of coast. 相似文献
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Abstract The paper consists of two parts. The first introduces the dynamo equation into a rotating gaseous disk of finite thickness and then searches for its solution for the generation and maintenance of large-scale bisymmetric spiral (BSS) magnetic fields. We determine numerically the dynamo strength and vertical thickness of the gaseous disk which are necessary for the BSS magnetic fields to rotate as a wave over large area of the disk. Next we present linearized equations of motion for the self-gravitating disk gas under the Lorentz force due to the BSS magnetic fields. Since the angular velocity of the BSS field is very close to that of the spiral density wave, a nearly-resonant interaction is caused between these two waves to produce large-amplitude condensation of gas in a double-spiral way. The BSS magnetic field is considered as a promising agency to trigger and maintain the spiral density wave. 相似文献
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地球介质相对于地震波波长尺度的定向非均匀性会导致波速的各向异性,进而影响地震波场的运动学与动力学特征．各向异性弹性波动方程是描述该类介质波场传播的基本工具,在正演模拟、偏移成像与参数反演中起着关键作用．为了面向实际应用构建灵活、简便的各向异性波场传播算子,人们一直在寻求简化的各向异性波动方程．本文借鉴各向异性弹性波波型分离思想,通过对平面波形式的弹性波方程(即Christoffel方程)实施一种代表向波矢量方向投影的相似变换,推导出了一种适应任意各向异性介质、运动学上与原始弹性波方程完全等价,在动力学上突出qP波的新方程,即qP波伪纯模式波动方程．文中以横向各向同性(TI)介质为例,给出了相应的qP波伪纯模式波动方程及其声学与各向同性近似,并在此基础上开展了正演模拟和逆时偏移试验,展示了这种描述各向异性波场传播的新方程的特点与优势． 相似文献
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为了分析台风这类强对流诱发平流层重力波的过程,本文利用中尺度数值模式WRF-ARW(V3.5)和卫星高光谱红外大气探测器AIRS数据对2011年第9号强热带气旋"梅花"的重力波特征进行了分析.首先,针对模式输出的垂直速度场资料的分析表明,台风在对流层各个方向上几乎都具有诱发重力波的能量,而在平流层内则呈现出只集中于台风中心以东的半圆弧状波动,且重力波到达平流层后其影响的水平范围可达1000km.此外,平流层波动与对流层雨带在形态、位置以及尺度上均具有一定的相似性.其次,对风场的分析结果表明,不同高度上波动形态的差异主要是由于重力波垂直上传的过程中受到了平流层向西传的背景风场以及风切变的调制作用,揭示了重力波逆着背景流垂直上传的特征.随后,基于FFT波谱分析的结果表明,"梅花"诱发的平流层重力波水平波长中心值达到了1000km,周期在15~25h,垂直波长主要在8~12km.最后,利用AIRS观测资料分析了平流层30~40km高度上的大气波动,得到了与数值模拟结果相一致的半圆弧状波动.对比结果也验证了WRF对台风诱发平流层重力波的波动形态、传播方向、不同时刻扰动强度的变化以及影响范围的模拟效果.此外,也揭示了多资料的结合对比有助于更加全面地了解台风诱发平流层重力波的波动特征. 相似文献
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Steven D. London 《地球物理与天体物理流体动力学》2013,107(5):397-411
The equations for an electrically conducting fluid in cylindrical coordinates are linearized assuming that the inertial terms in the momentum equation can be ignored (small Rossby number), and that the ratio of the Elsasser number and magnetic Reynolds number is one. After these assumptions, the governing equations are linearized about an ambient solution which vanishes at the the equator. Upon assuming large Elsasser and magnetic Reynolds number, the solutions to the linearized equations are approximated by wave trains having very short wave length (relative to the core radius) but which vary slowly (on a scale of the core radius). The period of the waves is much longer than a day but much shorter than the period of the slow hydromagnetic oscillations. These waves are found to be trapped in a region about the equator and away from the axis of rotation. The waves break at a latitudinal wave region boundary, in the sense that the waves become exponentially large in a boundary layer, having as an exponent some positive power of the large azimuthal wave number. This behavior is amplified as the Elsasser number becomes smaller while still remaining relatively large. Waves in more Earth-like parameter regimes are discussed briefly. 相似文献