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题名重力波波包在真实大气中传播特性的数值研究
被引量：11
- 1
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作者
张绍东
易帆
熊东辉
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机构
武汉大学电子工程系
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出处
《空间科学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2002年第1期36-43,共8页
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基金
国家自然科学基金重大项目(49990450)
青年项目(49904009)
面上项目(40074040)资助
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文摘
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．
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关键词
重力波波包
非线性传播
真实大气
分子粘性
数值模拟
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Keywords
gravity-wave packet, nonlinear propagation, Real atmosphere
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分类号
P412.2
[天文地球—大气科学及气象学]
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题名重力波波包在可压大气中的非线性传播
被引量：24
- 2
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作者
张绍东
易帆
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机构
中国科学院武汉物理与数学研究所
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出处
《空间科学学报》
CAS
CSCD
北大核心
1998年第1期39-51,共13页
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基金
国家杰出青年基金!49625407
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文摘
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．
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关键词
重力波波包
非线性传播
波相关能量
大气物理
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Keywords
gravity wave packets, nonlinear propagation, wave-associated energy
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分类号
P421
[天文地球—大气科学及气象学]
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题名重力波波包在耗散大气中的非线性传播
被引量：5
- 3
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作者
张绍东
易帆
王敬芳
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机构
武汉大学空间物理系
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出处
《空间科学学报》
CAS
CSCD
北大核心
1999年第3期206-212,共7页
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基金
国家杰出青年基金!49625407
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文摘
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值模拟和分析，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比较，以辨明耗散在重力波非线性传播过程中所起的作用．数值分析结果表明：尽管存在非线性效应和耗散的共同作用，在整个传播过程中，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的增加而增加，但是明显小于波包在无耗大气中传播时的结果，并且随着波包的向上传播，背景风场出现明显增强．重力波波包的波能量随时间单调下降，能量传播路径和速度均与重力波波包在无耗大气中非线性传播时的结果一致．可见重力波波包在耗散大气中传播时，波能量传播路径和速度并不受耗散的影响，背景耗散对重力波的作用仅仅限制波振幅的增长，并将波能量传递给背景风场．
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关键词
重力波波包
耗散大气
非线性传播
数值模式
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Keywords
gravity wave packets, Dissipation, nonlinear propagation
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分类号
P421
[天文地球—大气科学及气象学]
P351.1
[天文地球—空间物理学]
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题名三维球坐标系下重力波波包非线性传播过程的数值研究
被引量：4
- 4
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作者
张绍东
易帆
熊东辉
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机构
武汉大学无线电科学技术系
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出处
《空间科学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2001年第2期141-147,共7页
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基金
国家自然科学基金重大项目!(49990450)
国家自然科学基金青年项目!(49904009)
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文摘
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．
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关键词
重力波波包
非线性传播
中层大气动力学
三维球坐标
全隐区拉
FICE
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Keywords
3-dimension, gravity-wave packet, nonlinear propagation
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分类号
P433
[天文地球—大气科学及气象学]
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题名重力波波包在剪切风场中的非线性传播
被引量：4
- 5
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作者
张绍东
易帆
王敬芳
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机构
武汉大学空间物理系
中国科学院武汉物理与数学研究所
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出处
《空间科学学报》
CAS
CSCD
北大核心
1999年第2期122-127,共6页
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基金
国家杰出青年基金!49625407
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文摘
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剪切风场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：在没有出现临界展的情况下，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．模拟结果表明在剪切风场中传播的重力波波包，其传播特性本质上仍然遵循线性重力波理论．
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关键词
重力波波包
剪切
非线性传播
中高层大气
风场
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Keywords
gravity wave packets, Shear, nonlinear propagation
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分类号
P351.1
[天文地球—空间物理学]
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题名重力波波包在非等温和可压大气中的非线性传播
被引量：5
- 6
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作者
张绍东
易帆
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机构
中国科学院武汉物理与数学研究所
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出处
《空间科学学报》
CAS
CSCD
北大核心
1998年第3期213-221,共9页
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基金
国家杰出青年基金!49625407
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文摘
本文采用二维全隐欧拉（HCE）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.将数值计算结果与重力波在等温大气中的传播过程以及在WKB近似条件下的线性重力波理论进行了定量比较．分析结果表明：尽管受非线性作用与背景温场非均匀性的共同影响，在垂直方向上，重力波等相面向下运动，波包整体向上传播．由于非均匀背景温场的影响，在整个传播过程中，波包的形状变化比在等温大气中传播时显著得多，并且在波包的下游出现了波破碎．重力波波包的能量传播路径与WKB近似条件下的线性射线理论的结果差异很大，说明用WKB近似条件下的线性重力波理论来定量描述重力波的传播过程有一定的局限性．
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关键词
重力波
波包
非线性传播
非等温大气
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Keywords
gravity wave packets, nonlinear propagation,wave-associated energy
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分类号
P433
[天文地球—大气科学及气象学]
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