深海內(nèi)波弱非線性模型的建立及其在南海應(yīng)用的研究.pdf

1、海洋內(nèi)波是發(fā)生在因溫鹽變化而密度分層海水中的一種波動(dòng)。它對(duì)海洋聲學(xué)、海洋工程、海洋軍事等方面產(chǎn)生了重要影響,因此,內(nèi)波傳播的研究是非常重要的工作。從資料獲取手段上來講,研究?jī)?nèi)波的方法主要有四種:實(shí)測(cè)資料分析方法、實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)方法、數(shù)值模擬方法、遙感圖像分析方法。但是對(duì)于深海內(nèi)波,實(shí)測(cè)和實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)資料都較難獲得,故本文通過建立適宜模型應(yīng)用數(shù)值模擬方法和遙感圖像分析方法來研究深海內(nèi)波?；趦蓪臃謱恿黧w的基本方程推出了深海弱非線性內(nèi)波的非線性薛

2、定諤(NonlinearSchr(o)dinger,簡(jiǎn)稱NLS)方程,數(shù)值模擬了南海深海區(qū)內(nèi)波的傳播,建立了內(nèi)波合成孔徑雷達(dá)(SyntheticApertureRadar,簡(jiǎn)稱SAR)遙感探測(cè)模型,反演了南海北部深海內(nèi)波的特征參量。主要工作如下:
　　 首先,導(dǎo)出了描述深海內(nèi)波傳播的NLS方程。引入速度標(biāo)量勢(shì),得出用速度標(biāo)量勢(shì)描述的深海兩層流體的動(dòng)力學(xué)方程組；在弱非線性條件下,從流體力學(xué)的基本方程組出發(fā),采用多重尺度法推導(dǎo)出深海

3、兩層界面內(nèi)波的NLS方程；分析了深海內(nèi)波NLS方程的頻散效應(yīng)和非線性效應(yīng)的關(guān)系,進(jìn)而確立了NLS方程的孤子解形式。
　　 其次,NLS方程在深海內(nèi)波傳播中的應(yīng)用。引進(jìn)空間啁啾的思想,研究了頻散效應(yīng)和非線性效應(yīng)的作用。選擇南海北部深海區(qū)為研究區(qū)域,并分析其環(huán)境參數(shù)；應(yīng)用NLS方程數(shù)值模擬該海域的內(nèi)波傳播,結(jié)果表明該海區(qū)內(nèi)波不斷展寬,振幅減小,頻散效應(yīng)較強(qiáng)；并與內(nèi)波MODIS影像做了對(duì)比,發(fā)現(xiàn)內(nèi)波演變的趨勢(shì)和遙感影像基本一致。

4、>　　 最后,基于NLS方程建立了深海內(nèi)波SAR探測(cè)模型。利用導(dǎo)出的深海內(nèi)波NLS方程,并結(jié)合SAR遙感成像機(jī)理,建立了深海內(nèi)波SAR探測(cè)模型,得到了適合深海內(nèi)波的參數(shù)反演方法。選取南海北部?jī)?nèi)波SAR影像,分別利用基于NLS方程的SAR探測(cè)模型和基于KdV方程的SAR探測(cè)模型,反演了內(nèi)波的半寬度和振幅,并與一些實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。結(jié)果表明,前者與實(shí)測(cè)資料較吻合；而后者與實(shí)測(cè)資料差別較大。由此說明,NLS模型較KdV模型對(duì)深海內(nèi)波的描述更