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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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重力波波包在耗散大气中的非线性传播 总被引:4,自引:3,他引:1
本文对具有高斯分布的重力波波包在耗散大气中的非线性传播过程进行数据模拟和分析,并与重力波波包在无耗大气中非线性传播的数值计算结果进行了比较,以辨明耗散在重力波非线性传播过程中所起的作用。 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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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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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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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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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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采用二阶算子分裂格式对高斯型重力波波包在时变背景温场和时变背景风场中的非线性传播过程分别进行了数值模拟和分析.研究表明,时变背景场对波包空间结构演变影响不明显,各物理量的偏振关系与线性理论偏振关系较一致;在时变背景温场中传播,水平群速度和垂直群速度的变化趋势与线性理论结果相反,波频率的变化也与线性理论色散方程计算结果有一定的差别,这表明了线性重力波理论的局限性;在时变背景风场中传播,波频率的变化比时变背景温场中更显著.传播路径与在稳恒背景场中比较,更接近线性理论计算出的路径. 相似文献
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从基本的大气运动方程出发,采用二维全隐欧拉格式(FICE)建立极坐标下二维声重波传播的数值模式.对小振幅高斯形态声重波传播过程的模拟结果表明,该数值模式能够再现声重波波包向上的稳定传播过程.应用此数值模式模拟了在没有背景风场和存在背景风场条件下中高层大气对10km高空处近似脉冲点源扰动的响应过程,获得了中高层大气对低层大气脉冲扰动响应的图像.结果表明,电离层高度对重力波扰动的响应不但出现在激发源激发之后,还与激发源具有较大距离,扰动的幅度随高度的增大而增大;有背景风时,顺风情况下重力波波动传播路径较逆风情况下平缓,且传播的水平距离比逆风情况下远,波动的振幅较逆风情况下弱,逆向背景风场能够加速重力波向上传播.同时,模拟还表明脉冲扰动正上方可以激发产生一种以6 min为主要周期,具有声学分支特性的快速波动.本文模拟的扰动结果与2004年12月26日苏门答腊-安达曼地震引起的电离层TEC扰动具有类似的图像. 相似文献