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重力波波包在真实大气中传播特性的数值研究 总被引:1,自引:4,他引:1
采用二维全隐欧拉(FICE)格式,对重力波波包在真实大气中的非线性传播和演变过程进行了数值模拟,模拟结果表明,在中层大气下部激发的向上传播的重力波波包在传播到中层顶之前,波相关能量沿着射线路径传播,非线性效应和背景温场对波能量传播路径的影响很小,当波包传播到低热层大气后,波包饱和波相关能量几乎完全沿着水平方向传播,垂直方向的能量传播受到抑制,这与在无耗大气下,WKB近似条件下的线性重力波理论的预言相差很大,深入的分析表明抑制重力波波包向上传输能量的关键因素是大气分子粘性的垂直非均匀性。非线性和背景温场的影响不足以完全抑制波能量的向上传播,此外,在波包的整个传播过程中,由于非线性,背景温度和背景耗散的共同作用,重力波波包的垂直波长随时间明显减小,这些结果说明大气的分子粘性特别是分子粘性的垂直不均匀性对重力波波包在中、高层大气的非线性传播过程起着重要作用。 相似文献
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三维球坐标系下重力波波包非线性传播过程听数值研究 总被引:1,自引:0,他引:1
采用全隐欧拉(FICE)格式,对三维球坐标系下重力波波包在中层大气的非线性传播过程进行了数值模拟,模拟结果完整地反映了重力波波包在中层大气的非线性传播过程,并与线性重力波理论进行了定量比较。 相似文献
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本文采用二维全隐欧拉格式对具有高斯分布的重力波波包在非等温,可压大气中的非线性传播过程进行数值模拟。 相似文献
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本文采用二维全隐欧拉(FICE)格式对具有高斯分布的重力波波包在等温、可压大气中的非线性传播过程进行数值模拟和分析.数值分析结果表明:尽管存在非线性效应,在整个传播过程中,波动的等相面向下运动,波包和波相关能量向上传输.波相关扰动速度随高度增加指数增长,并且波与平流会发生非线性相互作用,最后导致平均流场增强.这与线性重力波理论完全一致.重力波波包的传播路径与重力波线性射线理论预言非常接近,但平均水平群速度和平均垂直群速度均明显小于线性射线理论给出的结果,可见波动的非线性过程会改变波相关能量的传输速度.模拟结果首次定量地展示出非线性效应对重力波波包传播的影响,表明建立在线性理论框架中的重力波运动学定义的合理性. 相似文献
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非线性效应对重力波特性的影响 总被引:3,自引:3,他引:0
通过分析二维情况下重力波波包在等温大气中非线性传播的数值模拟结果,对非线性效应对重力波特性的影响做了定量分析。分析结果表明;重力波在非线性传播过程中,一方面由于非线性作用,随着波振幅的增加,垂直波长减小,同时平流成份增加;另一方面,尽管存在非线性效应,线性重力波的色散关系与偏振关系仍然适用。 相似文献
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采用全隐欧拉格式(FICE)对重力波波包在三维非等温大气、均匀和剪切风场中的非线性传播进行了数值模拟,给出了重力波波包三维非线性传播的全过程,分析了重力波的传播特性及背景温度场、风场对重力波传播的影响。结果表明:波包扰动速度振幅的增长比在WKB条件下振幅的增长要慢;波包非线性传播的路径、能量传输速度不同于WKB近似下的结果,非线性效应导致了重力波的传播特性的改变;温度场的非均匀性会改变重力波传播的路径和速度;剪切风场使扰动速度振幅的增加变得缓慢,使垂直波长减小。 相似文献
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重力波波包在剪切风场中的非线性传播 总被引:3,自引:0,他引:3
采用二维全隐欧拉格式,对具有高斯分布的重力波波包在剪切风场中的非线性传播过程进行数据模拟和分析,数值分析结果表明,在没有出现临界层的情况下,尽管存在非线性效应,在整个传播过程中,波动的等相面向下运动,波包和波相关能量仍然能够自由地向上传输。波相关扰动速度随高度增加而增加,并且垂直波长随高度增加而减小。 相似文献
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三维重力波非线性传播数值模型的一种求解格式 总被引:4,自引:2,他引:4
采用交替方向隐格式(ADI)求解三维可压大气中重力波非线性传播的数值模型,经过几个波周期后,重力波波包括估然沿着线性理论射线方 稳定地传播,波包保持着很好的形状,内点和边界保持稳定;水平风与垂直运动的振幅随着高度的增加而增加。这说明ADI格式是模拟三维可压大气中重力波传播的一种可靠的格式,模拟结果表明,在非线性情况下,重力波仍可保持性传播的某些特征,非线性效应有现在对波包括传播速度的修正。 相似文献
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应用ADI格式模拟下行重力波在二维可压大气中非线性传播。结果显示,重力波能量向下传输,波振幅明显衰减,与线性方程的数值模拟结果的比较表明,在非线性情况下,重力波仍可保持线性传播的某些特征,蜚 线性效应随波振幅的衰减对波包传播速度的修正作用很快变弱。 相似文献
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损耗大气中惯性重力波的非线性相互作用方程及其初步讨论 总被引:2,自引:1,他引:1
根据弱相互作用理论,本文建立了损耗大气中极性重力波的非线性相互作用方程。这组方程在三个方面推广了前人的工作:考虑了波的空间传播;包含了粘滞产生的衰减;波谱可以是连续的。粘滞衰减率的大小与波的空间尺度以及传播方向有关。Coriolis力的引入使相互作用系数成为复量。根据这组方程,考察了惯性重力波的参量激发。结果表明:在共振条件满足时,主波存在一个阈值,阈值大小与次级波的损耗率成正比。当主波振幅大于这个阈值时,次级波将指数增长。在相互作用过程中,次级波的频率将发生变化,变化的大小与主波能量成正比。 相似文献