收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

南海北部内潮与非线性内波:观测与数值模拟研究

廖光洪  
【摘要】:基于水文观测和数值模拟研究了南海北部内潮和非线性内波现象,主要内容有:吕宋海峡的测流观测与线性内波配极关系的比较;南海北部非线性内波背景环境及运动学参数的地理特征及其季节变化;中尺度涡旋对内孤立波传播影响的数值模拟;南海北部陆坡区内孤立波极性转换的数值模拟和吕宋海峡双屋脊上内波产生的数值模拟。 1.吕宋海峡内潮的观测分析 鉴于吕宋海峡观测流的稀少,开展了该海域的海流锚定观测。运用统计和经验正交函数分析方法研究了观测流特征。谱分析和能量计算均显示全日潮和半日潮为主要的能量频带,近惯性频率峰值仅出现在斜压分量。在66m以浅,显著分潮和近惯性频率分量都基本符合线性内波能量一致性关系式E+(ω)/E-(ω)=(ω-f)~2/(ω+f)~2;在其它观测深度,并非所有的主要分潮都满足上述关系。正压潮和内潮均为混合潮,潮日不等现象明显。全日分潮平行与垂直于陆架方向的分量几乎相等;而半日分潮垂直于陆架方向分量远大于平行于陆架方向分量;M2和S2潮垂向结构主要表现为第一模态,而K1和O1潮则接近于第二模态;在主温跃层附近,它们的短轴与长轴之比与比值f/ω接近。 2.南海北部非线性内波背景环境及运动学参数的地理特征及其季节变化 从遥感图像的统计分析表明,南海北部内波呈现显著的季节变化。基于海洋再分析资料研究了南海北部的层化特征和非线性内波运动学参数的地理分布特征和季节变化。南海北部季节性密度跃层从2月开始出现,最大浮力频率约在20m;它在6-7月达到最强,自8月开始减弱,在10月消退。在8-11月出现另一较深的密度跃层,最大浮力频率约在80m,冬季大致在120m。季节性密度跃层在4-9月十分明显,在8-10月出现双跃层现象,而在冬季仅出现较弱的第二密度跃层。在1-3月和10-12月深水区最大浮力频率值要大于浅水区,而在5-9月情况则相反。浮力频率最大值所在深度随季节变化显著,冬季最深;6-7月则最浅。线性内波相速度、频散系数和幅度放大因子的空间分布主要取决于地形变化;平方(立方)非线性系数与地形关系较小,随季节变化较大,它们主要取决于局地海洋环境特征。分析了变系数扩展KdV方程中出现的系数特征,解释了为何在夏季南海北部最容易观测到大振幅内孤立波和在吕宋海峡以东海域难以观测到孤立波的原因。 3.中尺度涡旋对内孤立波传播影响的数值模拟 内波和中尺度涡都是海洋中出现的普遍现象,中尺度涡对内波的传播具有怎样的影响呢?应用准地转模型假定得到中尺度涡旋场,变系数扩展KdV方程用于模拟内孤立波通过中尺度涡的形变。计算结果表明,中尺度涡旋修改了线性内波的垂直模态结构,而且气旋涡和反气旋涡对内波传播的背景环境具有不同的影响。仅考虑第一模态垂直结构背景场,则中尺度涡对小振幅内孤立波的传播几乎不存在影响。但是,对高模态的垂直结构背景场,对内孤立波的传播的影响十分明显。在观测中,通常在不同位置观测到的内孤立波波形各异,研究结果表明除了地形影响因素外,中尺度涡背景场对内孤立波的传播和形变也是一个重要的影响因素,且不同的中尺度涡对内孤立波具有不同的影响。 4.南海北部陆坡区内孤立波极性转换的数值模拟 卫星图像经常观测到南海北部陆坡区内波的极性转换现象,采用数值模拟研究了南海北部陆坡区内孤立波极性转换的物理过程。深水区的下降型内孤立波在向陆坡传播过程中,受地形变浅的影响,波形尾部加陡,并在尾部分裂出孤立子列,逐渐出现上凸型的内孤立波;随着水深越来越浅,上凸型内孤立波幅度也逐渐增大,且头波与后面波列的距离也逐渐增大,体现了内波的频散特性。 5.吕宋海峡双屋脊上内波产生的数值模拟 卫星图像观测表明吕宋海峡是南海北部内波产生的重要源区,数值模拟吕宋海峡双屋脊上内波的产生,表明在表层难以追踪到内波信号,这与从卫星图像观测到的内波信号也主要出现在120.5°E以西海域相一致。落潮阶段在吕宋海脊的西侧形成涌潮;当落潮流减弱并开始转向时,首先在涌潮前锋裂变出孤立子,当潮流转向和涨潮流加强时,更多的孤立子裂变出来。在吕宋海脊东侧,无论是涨潮还是落潮均存在一个上升型波,但未发现有孤立子从东侧的上升型波裂变出来。对于全日潮和半日潮,吕宋海峡两个海脊都是超临界地形,潮程参数小于1,处于内潮生成区,因此潮流与地形相互作用促使内潮生成,内潮波束向上和向下辐射逐渐演变成内潮涌,再由于非线性加陡和频散效应裂变成孤立子波。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 蔡树群;何建玲;谢皆烁;;近10年来南海孤立内波的研究进展[J];地球科学进展;2011年07期
2 ;[J];;年期
3 ;[J];;年期
4 ;[J];;年期
5 ;[J];;年期
6 ;[J];;年期
7 ;[J];;年期
8 ;[J];;年期
9 ;[J];;年期
10 ;[J];;年期
11 ;[J];;年期
12 ;[J];;年期
13 ;[J];;年期
14 ;[J];;年期
15 ;[J];;年期
16 ;[J];;年期
17 ;[J];;年期
18 ;[J];;年期
19 ;[J];;年期
20 ;[J];;年期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李家春;程友良;范平;;海洋内波与海洋工程[A];祝贺郑哲敏先生八十华诞应用力学报告会——应用力学进展论文集[C];2004年
2 宋海斌;拜阳;董崇志;宋洋;;南海东北部内波特征——经验模态分解方法应用初探[A];中国科学院地质与地球物理研究所第十届(2010年度)学术年会论文集(中)[C];2011年
3 洪方文;姚志崇;高丽瑾;王小青;;水下运动体体效应内波理论分析研究[A];第二十三届全国水动力学研讨会暨第十届全国水动力学学术会议文集[C];2011年
4 王晶;王龙;马瑞玲;;内波从深海到浅海传播的数值模拟[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
5 姚志崇;赵峰;洪方文;;连续分层流中源致内波的CFD模拟方法[A];第二十三届全国水动力学研讨会暨第十届全国水动力学学术会议文集[C];2011年
6 陈守虎;吴立新;王慧文;Jim Lynch;;南中国海内波的特征分析[A];中国声学学会2003年青年学术会议[CYCA'03]论文集[C];2003年
7 王少强;陈守虎;吴立新;王慧文;;南中国海流数据分析及内波频谱特征[A];2004年全国水声学学术会议论文集[C];2004年
8 程友良;郭飞;党岳;;椭圆余弦内波与多个墩柱的作用[A];第二十三届全国水动力学研讨会暨第十届全国水动力学学术会议文集[C];2011年
9 梁鑫峰;张效谦;;利用高度计资料估计内潮能通量的方法及其应用[A];中国海洋学会2005年学术年会论文汇编[C];2005年
10 菅永军;张杰;孟俊敏;;内波对声传播影响个例分析[A];第十四届全国遥感技术学术交流会论文摘要集[C];2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 戴德君;若干地形下内波传播及内潮生成问题的理论解[D];中国海洋大学;2003年
2 张远凌;内波数值模拟若干特性的分析[D];中国海洋大学;2010年
3 廖光洪;南海北部内潮与非线性内波:观测与数值模拟研究[D];中国海洋大学;2012年
4 刘永军;地转对海洋内波的影响研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2009年
5 吕海滨;南海东北部内波的X波段雷达监测方法及数值模拟研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2011年
6 王隽;基于卫星遥感观测的南海内波发生源与传播路径分析[D];中国海洋大学;2012年
7 苗春葆;三维等密度坐标数值模型的建立以及南海内潮的数值模拟[D];中国海洋大学;2012年
8 李明杰;南海北部内潮的三维模拟与研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2012年
9 叶春生;海洋内波的特性和内波荷载[D];天津大学;2004年
10 申辉;海洋内波的遥感与数值模拟研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 宋诗艳;深海内波弱非线性模型的建立及其在南海应用的研究[D];中国海洋大学;2010年
2 崔逸琼;内波作用下组合壳体结构性能分析[D];宁波大学;2009年
3 党岳;椭圆余弦内波特性及其和结构物的作用[D];华北电力大学(河北);2010年
4 刘鲁燕;HAMSOM模式在东海内潮研究中的应用[D];中国海洋大学;2010年
5 刘全生;内波致声传播起伏与内孤立波特征探测[D];内蒙古大学;2004年
6 周喜武;分层流体中Rankine卵形体生成的内波[D];中国海洋大学;2003年
7 白晔斐;两层流体界面孤立子内波演变过程数值研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2005年
8 李欢;吕宋海峡M_2内潮生成与传播数值模拟研究[D];中国海洋大学;2010年
9 姚晓萍;基于HAMSOM模式的夏威夷海域M_2内潮能通量研究[D];中国海洋大学;2009年
10 张效谦;南海北部陆架陆坡区内波与混合研究[D];中国海洋大学;2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者刘正非;业权分配掀起业内波澜[N];北京日报;2003年
2 影子;TDI反倾销初裁 引起业内波动[N];中华建筑报;2003年
3 老友;瑞得HRIP欲领业内潮流[N];中国企业报;2003年
4 房海风、王国瑞;传统HIS将淡出历史舞台[N];中国计算机报;2003年
5 本报实习生 谢蓓;“中小企业板”浮出水面 中关村内波澜不惊[N];科技日报;2004年
6 边际;美元寻底 酝酿反弹[N];证券日报;2003年
7 罗文燕;沪铝 窄幅整理[N];期货日报;2003年
8 新华财经 赖永赛;美债 美元 同台共舞[N];证券日报;2003年
9 孙希有 丁宜;捷克军方称美国将在捷建雷达基地[N];人民日报;2007年
10 ;葡萄冬管技术[N];山西科技报;2001年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978