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大洋环流模式中boussinesq近似与静压近似问题的讨论

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海洋科学进展 2004年第1期22卷 91-96页

作者：陈显尧乔方利王秀红赵伟袁业立国家海洋局第一海洋研究所

改进环流模式中的boussinesq近似与静压近似是当前海洋环流模式的主要研究方向之一。虽然目前已提出一些在模式中包含非boussinesq效应和静压效应的方法,但是仍有很多关键问题亟待解决。系统地回顾了改进这2个基本近似的理论分析和数值... 详细信息

改进环流模式中的boussinesq近似与静压近似是当前海洋环流模式的主要研究方向之一。虽然目前已提出一些在模式中包含非boussinesq效应和静压效应的方法,但是仍有很多关键问题亟待解决。系统地回顾了改进这2个基本近似的理论分析和数值模式的研究进展,介绍了不同方法的理论基础及其数值分析结果,并分析了这些方法中所存在的缺陷和问题,指出了开展进一步研究需要首先分析的几个关键问题。

关键词：环流模式 boussinesq近似静压近似海洋环流

海洋模式中boussinesq近似误差讨论

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海洋科学进展 2005年第2期23卷 121-126页

作者：蔡怡宋学家于卫东国家海洋环境预报中心北京100081 国家海洋局第一海洋研究所

根据全球增暖的特点,设计了一个理想的数值试验方案,用boussinesqPOP海洋模式和改进的非boussinesqPOP海洋模式定量讨论了Bousiinesq近似在海洋模式计算中的误差。结果发现,在只有热力驱动的热力环流背景下,由热膨胀引起的海平面上升在... 详细信息

根据全球增暖的特点,设计了一个理想的数值试验方案,用boussinesqPOP海洋模式和改进的非boussinesqPOP海洋模式定量讨论了Bousiinesq近似在海洋模式计算中的误差。结果发现,在只有热力驱动的热力环流背景下,由热膨胀引起的海平面上升在水平方向上是基本均匀的,在所给的初始边界条件下,这种由boussinesq近似引起的最大海平面误差可以达到59%,在boussinesqPOP模式中,热源中心处的海面高度要远小于由非boussinesq模式计算的海面高度,而其周围有虚假的海面高度下降;在只有加热引起的热盐环流过程中,当模式作了boussinesq假设以后,计算的经向和纬向垂直环流都会产生虚假的加强,虽然这种误差只是在1%左右;在Bousiinesq近似假定下,热量经向通量在赤道上垂直剖面的积分误差比质量经向通量在赤道上垂直剖面的积分误差大一个量级;非boussinesq模式计算的气压梯度所做功的垂向分布在3000m以下是有波动的,而boussinesq模式计算的气压梯度所做功的垂向分布在3000m以下基本上是均匀的,它的误差在10%以上。

关键词： boussinesq近似非boussinesq近似POP海洋模式海平面

三维方腔温盐双扩散的格子Boltzmann方法数值模拟

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物理学报 2006年第9期55卷 4774-4782页

作者：卢玉华詹杰民中山大学应用力学与工程系广州510275

研究了温盐双扩散系统的多组分格子Boltzmann方法.通过对二维方腔的温盐双扩散系统的数值模拟,检验了方法的可行性及有效性,所得到的结果与差分法结果符合良好,继而将此方法推广到三维,建立了三维温盐双扩散系统的格子Boltzmann方法,对... 详细信息

研究了温盐双扩散系统的多组分格子Boltzmann方法.通过对二维方腔的温盐双扩散系统的数值模拟,检验了方法的可行性及有效性,所得到的结果与差分法结果符合良好,继而将此方法推广到三维,建立了三维温盐双扩散系统的格子Boltzmann方法,对三维方腔双扩散问题进行了模拟和分析,并与差分法模拟的结果进行了比较,结果令人满意.最后,分析了格子Boltzmann方法在模拟双扩散对流问题时存在的局限性.

关键词：格子Boltzmann方法温盐双扩散 boussinesq近似数值模拟

武汉地区“98.7”暴雨过程大气稳定性分析

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应用气象学报 2005年第3期16卷 313-321页

作者：安洁张立凤解放军理工大学气象学院南京211101

文章从环境场的稳定性角度进行研究,取boussinesq近似的二维数学模型,从数值模式每小时输出的预报场中提取暴雨过程中的环境场,通过计算函数极小值的方法,求取层结参数及加热率,讨论实际暴雨过程中不稳定的作用。其结果表明,凝结加热对... 详细信息

文章从环境场的稳定性角度进行研究,取boussinesq近似的二维数学模型,从数值模式每小时输出的预报场中提取暴雨过程中的环境场,通过计算函数极小值的方法,求取层结参数及加热率,讨论实际暴雨过程中不稳定的作用。其结果表明,凝结加热对暴雨不稳定的发生发展作用明显。暴雨初期和强盛期的环境场都可以出现动力不稳定,且不稳定扰动传播方向与基本气流有一个斜交角,属于二维平面波的不稳定。“98.7”暴雨的发生发展是热力和动力共同作用的结果。

关键词：暴雨过程稳定性分析武汉地区 boussinesq近似大气二维数学模型发生发展动力不稳定环境场数值模式计算函数凝结加热基本气流传播方向稳定扰动共同作用预报场极小值加热率斜交角平面波小时层结

Navier-Stokes方程的奇异性对大气运动方程组的影响

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应用数学和力学 2007年第5期28卷 614-618页

作者：施惟慧王曰朋上海大学数学系上海200444 南京信息工程大学数学系南京210044

综述了大气运动基本方程组在光滑函数类中的稳定性和Navier-Stokes方程的不稳定性的若干结论.在此基础上,以大气运动方程组的boussinesq近似为例,阐述了Navier-Stokes方程的不稳定性导致的大气运动基本方程组的某些简化模式的不稳定性,... 详细信息

综述了大气运动基本方程组在光滑函数类中的稳定性和Navier-Stokes方程的不稳定性的若干结论.在此基础上,以大气运动方程组的boussinesq近似为例,阐述了Navier-Stokes方程的不稳定性导致的大气运动基本方程组的某些简化模式的不稳定性,从而得到在简化基本方程过程中应该遵守的一个原则,以保证简化方程的稳定性.

关键词：大气运动基本方程组 Navier-Stokes方程 boussinesq近似稳定性奇异方程

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海洋环流模式中不同近似假设下的海表高度

海洋科学进展 2003年第2期21卷 132-141页

作者：李薇张学洪金向泽中国科学院大气物理研究所

boussinesq近似是现代海洋环流模式中经常采用的假设,但随着海洋模式的不断发展完善以及气候研究应用的需要,有必要估算boussinesq近似造成的模式误差。分别利用一个非boussinesq近似的海洋模式与另一个结构相同且采用boussinesq近似的... 详细信息

boussinesq近似是现代海洋环流模式中经常采用的假设,但随着海洋模式的不断发展完善以及气候研究应用的需要,有必要估算boussinesq近似造成的模式误差。分别利用一个非boussinesq近似的海洋模式与另一个结构相同且采用boussinesq近似的模式计算海表高度,并同时利用模式预报的温度、盐度资料计算了比容异常高度。分析结果显示,这3种不同定义的海表高度无论空间结构,还是时间演变,都基本类似,尤其在热带海区最接近,差值≤1cm。boussinesq近似意味着在模式中以体积守恒代替质量守恒,通常的做法是对其进行简单的质量补偿来保持质量守恒。比较说明,以质量补偿方法进行的高度订正对减小boussinesq近似带来的误差没有本质的意义。

关键词：海洋环流模式海表高度 boussinesq近似模式误差比容异常高度质量补偿质量守恒

Rayleigh-Benard对流的boussinesq系统奇异摄动问题

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数学的实践与认识 2010年第11期40卷 216-221页

作者：师建国陈绍东王术黄淮学院数学科学系河南驻马店463000 南阳理工学院应用数学系河南南阳473004 北京工业大学应用数理学院北京100022

运用奇异摄动理论的渐进展开法和能量方法,研究了Rayleigh-Benard对流的boussinesq近似系统的奇异摄动问题,得到了boussinesq近似系统结构明确的渐进近似解,在L^2空间中判断了收敛,其收敛率分别为o(ε^(1/2)),o(ε)(最优收敛率).

关键词： Rayleigh—bénard对流渐进展开法奇异摄动 boussinesq近似收敛

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压力坐标海洋环流模式的发展和应用前景

自然科学进展 2002年第10期12卷 1015-1020页

作者：张学洪李薇金向泽黄瑞新中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体动力学数值模拟国家重点试验室(LASG) Department of Physical Oceanopraphy Woods Hole Oceanographic InstituteWoods Hole MA 02543USA

boussinesq近似的海洋环流模式是基于体积守恒而不是质量守恒模式,因此非经质量订正不能正确模拟海表高度的全局变化,而基于压力坐标考虑海水可压缩性的海洋环流模式则可以精确地保证质量守恒,更适用于海底压力和海表高度的模拟,介绍了... 详细信息

boussinesq近似的海洋环流模式是基于体积守恒而不是质量守恒模式,因此非经质量订正不能正确模拟海表高度的全局变化,而基于压力坐标考虑海水可压缩性的海洋环流模式则可以精确地保证质量守恒,更适用于海底压力和海表高度的模拟,介绍了在理想几何条件下这两类模式模拟的北大西洋海盆和太平洋海盆海表高度和海底压力的比较,讨论了对boussinesq近似模式进行全局质量订正的必要性、地转适应过程在减小两类模式模拟结果差异方面的作用、以及压力坐标海洋环流模式的应用前景。

关键词：压力坐标 boussinesq近似海洋环流模式海表高度海底压力地转适应过程体积守恒

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海洋内波的控制方程组

海洋科学进展 2003年第3期21卷 243-250页

作者：袁业立乔方利戴德君国家海洋局第一海洋研究所

从海水质量守恒律、盐量守恒律、动量守恒律、熵变化律和海水状态律出发,给出了低频变密度海洋运动的原始控制方程和它的各类实用形式。在推导的过程中着重明确控制方程各种近似形式的数学物理意义,这使我们在使用这些方程时更严格、更... 详细信息

从海水质量守恒律、盐量守恒律、动量守恒律、熵变化律和海水状态律出发,给出了低频变密度海洋运动的原始控制方程和它的各类实用形式。在推导的过程中着重明确控制方程各种近似形式的数学物理意义,这使我们在使用这些方程时更严格、更准确。

关键词：海洋内波物理规律绝热近似主传导扩散粘性近似 boussinesq近似扩散系数