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强海况下波流相互作用对有效波高的影响研究

海洋学报 2023年第7期45卷 1-7页

作者：孟凡昌李本霞国家海洋环境预报中心北京100081 自然资源部海洋灾害预报技术重点实验室北京100081 河海大学海洋学院江苏南京210024

波流相互作用作为非线性科学的前沿课题,一直受到国内外广大学者的关注。本文以2016年第1号超强台风“尼伯特”为例,基于波流耦合模式研究了台风影响期间强海况下波流相互作用对有效波高的影响。研究表明:(1)波流耦合模式可有效提高强... 详细信息

波流相互作用作为非线性科学的前沿课题,一直受到国内外广大学者的关注。本文以2016年第1号超强台风“尼伯特”为例,基于波流耦合模式研究了台风影响期间强海况下波流相互作用对有效波高的影响。研究表明:(1)波流耦合模式可有效提高强海况下海浪的模拟精度;(2)波流相互作用对有效波高的影响与波向和流向之间的夹角关系密切:当波向与流向大致相同时,波流相互作用使有效波高减小;当波向与流向大致相反时,波流相互作用使有效波高增大;当波向与流向之间的夹角越接近90°时,波流相互作用对有效波高的影响越小。波流相互作用对有效波高的影响最大可达1.5 m。

关键词：强海况波流相互作用耦合模式有效波高

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波流相互作用与波动传播模态

大气科学 2007年第6期31卷 1237-1250页

作者：徐祥德冉令坤中国气象科学研究院北京100081 中国科学院大气物理研究所北京100029

波和流是大气中两种最基本的运动形式,两者之间的相互作用可以导致千变万化的天气现象。波流相互作用理论是大气动力学的基本理论之一,该理论的研究具有重要的理论价值和科学意义。波流相互作用的研究主要包括两方面:一方面是可以描述... 详细信息

波和流是大气中两种最基本的运动形式,两者之间的相互作用可以导致千变万化的天气现象。波流相互作用理论是大气动力学的基本理论之一,该理论的研究具有重要的理论价值和科学意义。波流相互作用的研究主要包括两方面:一方面是可以描述基本气流对波强迫作用的"波作用"(守恒)方程的研究,另一方面是可以描述波对基本气流反馈作用的E-P通量以及波形变、传播等理论的研究。波流相互作用的研究不仅在理论上已取得重要进展,例如,E-P通量的提出,剩余环流的引进,广义E-P通量的出现,三维E-P通量的建立,波作用守恒方程、波动突变、波流稳定性结构、波形变及其大圆路径、低频波遥相关等理论的发展,而且在实际应用上也取得丰硕成果,如科学地解释了赤道平流层东西风准两年振荡、极地平流层爆发性增温、瞬变波对阻高的维持和高空急流加速以及大气低频波遥相关等,特别是为预测行星波的传播,研究风暴轴和诊断分析实际大气中波能集中区和发散区提供了理论基础和科学方法。作者从小振幅和有限振幅扰动两方面回顾了国内外波流相互作用和低频波传播理论的研究进展,重点介绍了大尺度环流系统波流相互作用和波动传播模态的最新研究成果,提出了不同动力、热力背景下多尺度波流相互作用机理及其理论模型,建立了非线性大气动力学突变及其稳定性结构等理论。相对来说,热源强迫和地形强迫引起的波流相互作用中稳定性问题的研究一直比较薄弱,特别是关于大气水分循环过程和青藏高原等复杂大地形影响下不同尺度系统波流相互作用的研究,这也是未来波流相互作用研究的一个重要内容。

关键词：波流相互作用波动传播模态 E-P通量波作用方程

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波流相互作用的大气系统中振荡模态的分析

气象学报 2009年第4期67卷 569-579页

作者：刘莉红郑祖光琚建华中国气象局培训中心北京100081

把经验模态分解(EMD)方法用于波流相互作用的大气动力系统,对不同系统状态的流函数解序列求其本征模态函数(IMF)分量,分析系统状态与IMF之间的关系,揭示流函数的振荡结构。结果表明:随着系统的复杂性增大,构成解序列的IMF分量的个数相... 详细信息

把经验模态分解(EMD)方法用于波流相互作用的大气动力系统,对不同系统状态的流函数解序列求其本征模态函数(IMF)分量,分析系统状态与IMF之间的关系,揭示流函数的振荡结构。结果表明:随着系统的复杂性增大,构成解序列的IMF分量的个数相应增多。对于系统的定常态(Hadley流),每个流函数Ψ分量的各个IMF分量都趋于零均值线;对于周期态(Rossby流),Ψ分量由1个周期性的高频IMF分量构成;对于振荡态,Ψ分量主要由2—3个较高频IMF分量构成;对于非周期流,Ψ分量由多个非周期的IMF分量构成;对于周期-非周期状态,其本征模态有的有周期性,有的没有周期性。低频IMF分量表现Ψ序列的长时间尺度的变化。

关键词：大气动力系统波流相互作用经验模态分解本征模态函数振荡变化

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大气中的波流相互作用研究进展

热带气象学报 2008年第1期24卷 1-10页

作者：何金海胡亮杨松南京信息工程大学大气科学系江苏南京210044 School of Computational Sciences George Mason UniversityFairfaxVirginia 22030USA

简要回顾了近年来关于波动同纬向平均流相互作用的研究进展,重点讨论了E-P通量和波作用守恒理论的研究进展,同时,还介绍了波流作用稳定性问题的理论研究动态。

关键词：波流相互作用 E-P通量稳定性

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大气低频变异中的波流相互作用(阻塞形势)

气象学报 1998年第6期56卷 665-680页

作者：高守亭朱文妹董敏中国科学院大气物理研究所中国气象科学研究院国家气候中心

文章通过对低频变异研究的历史回顾以及观测事实的诊断分析，结合预报实践中的经验，从天气、气候学的角度提出了对阻塞高压（以下简称阻高）流型形成及维持的分析和看法。文中强调了阻高上游的低槽加深东移、海温变化以及地形作用是促... 详细信息

文章通过对低频变异研究的历史回顾以及观测事实的诊断分析，结合预报实践中的经验，从天气、气候学的角度提出了对阻塞高压（以下简称阻高）流型形成及维持的分析和看法。文中强调了阻高上游的低槽加深东移、海温变化以及地形作用是促使阻高异常的重要因素。并从斜压（瞬变波）同阻塞流的配置关系的角度出发，研究了乌拉尔山阻高维持过程中的波与流相互作用，为从理论上进一步探讨阻高形成的机理初步奠定了基础。

关键词：低频变异阻塞高压波流相互作用大气

改进的波流相互作用Boussinesq方程

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海洋工程 2013年第4期31卷 1-9页

作者：胡鹏程邹志利房克照大连理工大学海岸与近海工程国家重点实验室辽宁大连116024

对于波流相互作用的Boussinesq方程,为了考虑水流作用所引起的平均水面变化,通过引入新的计算速度,使方程色散关系中的水深为考虑水流影响后的实际水深,并使方程色散精度达到了Padé[4,4]。通过计算潜堤强水流和裂流两种背景水流流场情... 详细信息

对于波流相互作用的Boussinesq方程,为了考虑水流作用所引起的平均水面变化,通过引入新的计算速度,使方程色散关系中的水深为考虑水流影响后的实际水深,并使方程色散精度达到了Padé[4,4]。通过计算潜堤强水流和裂流两种背景水流流场情况下的波浪运动特征,验证了该模型和数值方法的正确性。

关键词： Boussinesq方程波流相互作用潜堤强水流裂流

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非绝热条件下的波流相互作用与大气能量循环

中国科学（D辑） 2005年第4期35卷 352-360页

作者：段安民吴国雄中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG) 北京100029

在传统的波与流相互作用理论的基础上,推导了准地转框架下包含非绝热效应的E-P通量,证明了由Eliassen和Palm导得的波动能量关系与由Lorenz导得的大气能量循环关系的一致性.大尺度定常波的波动能量传播过程实质上是大气能量循环过程的一... 详细信息

在传统的波与流相互作用理论的基础上,推导了准地转框架下包含非绝热效应的E-P通量,证明了由Eliassen和Palm导得的波动能量关系与由Lorenz导得的大气能量循环关系的一致性.大尺度定常波的波动能量传播过程实质上是大气能量循环过程的一部分,大气中的平均流能量向波动能量的转换就是局地波能通量散度的全球质量积分,也即是局地波动能源的全球积分.利用NCEP/NCAR资料对北半球各纬带不同季节大气波动能源和E-P通量的诊断分析表明传统的绝热条件下的E-P通量仅能表征冬季的波能输送情况,其他季节必须要考虑非绝热加热的影响.

关键词：能量循环绝热条件波流相互作用 NCEP/NCAR E-P通量波动能量非绝热效应非绝热加热能量关系 Palm 循环过程大气能量传播过程大气波动准地转一致性定常波大尺度能通量平均流分析表北半球传统积分全球

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北半球夏季急流遥相关:进展与展望

大气科学 2024年第1期48卷 287-304页

作者：王林徐霈强中国科学院大气物理研究所季风系统研究中心北京100029

急流遥相关是沿急流波导传播的准静止行星尺度波列,在大气环流的维持和演变中有重要作用,其异常活动常伴随极端天气气候事件的发生。研究急流遥相关在不同时间尺度的变异特征和机理不仅可以加深对大气环流变化规律的理解,还可以为相应... 详细信息

急流遥相关是沿急流波导传播的准静止行星尺度波列,在大气环流的维持和演变中有重要作用,其异常活动常伴随极端天气气候事件的发生。研究急流遥相关在不同时间尺度的变异特征和机理不仅可以加深对大气环流变化规律的理解,还可以为相应时间尺度上的天气预报、气候预测乃至气候预估提供科学依据。根据波导的性质,北半球夏季的急流波导可以分为以正压效应为主要维持机制的副热带急流波导和以斜压效应为维持机制的极锋急流波导。本文聚焦夏季急流遥相关活动最为活跃的欧亚大陆地区,在回顾急流遥相关理论的基础上,简要总结了近年来关于夏季副热带急流遥相关和极锋急流遥相关的形成条件、动力机制、气候影响和未来变化的研究进展,并展望了一些未来值得继续深入研究的问题。

关键词：急流大气波导大气遥相关行星波波流相互作用

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河口波流相互作用的数学模型

海洋科学 2001年第5期25卷 42-46页

作者：刘应中时钟上海交通大学港口与海岸工程系 200030

基于Navier Stokes方程 ,考虑波流相互作用 ,本文提出了河口水动力数学模型。本模型考虑 :( 1 )河水径流、相对波浪和潮流 ,可作为时不变的流动问题 ,一般作为潮流计算的部分边界条件 ;( 2 )波浪 ,主要是涌 ,其周期相对潮流可小几个数量... 详细信息

基于Navier Stokes方程 ,考虑波流相互作用 ,本文提出了河口水动力数学模型。本模型考虑 :( 1 )河水径流、相对波浪和潮流 ,可作为时不变的流动问题 ,一般作为潮流计算的部分边界条件 ;( 2 )波浪 ,主要是涌 ,其周期相对潮流可小几个数量阶 ,波长 5 0～ 2 5 0m ;( 3)潮流 ,周期性的 ,时间尺度是半天到 1d ,波长以几十公里计 ;( 4)地形是缓变的。

关键词：河口波流相互作用数学模型水动力模型