基于空間啁啾海洋內(nèi)波傳播機理的研究.pdf

1、海洋內(nèi)波是發(fā)生在密度穩(wěn)定層化的海水內(nèi)部的一種波動,其中最常見的是潮成內(nèi)波。潮成內(nèi)波經(jīng)常出現(xiàn)在世界各大洋及其邊緣海,屬于中、小尺度海洋內(nèi)波現(xiàn)象。海洋內(nèi)波的研究對于海洋工程、海洋資源開發(fā)與利用、海洋生態(tài)等方面都有著重要的意義。中國南海由于地勢環(huán)境的復雜性,成為海洋內(nèi)波的多發(fā)區(qū),一直備受學者關(guān)注。關(guān)于內(nèi)波的研究主要從生成、傳播和消亡等方面進行。其中針對內(nèi)波的生成機制和傳播過程中非線性效應和頻散效應的作用機制研究都有不同結(jié)論。本文通過引入空間啁

2、啾數(shù)值研究海洋內(nèi)波生成和傳播的物理機理。具體工作如下:
　　第一,建立描述大振幅內(nèi)波傳播的完全非線性薛定諤(NLS)方程。在兩層海洋結(jié)構(gòu)模型基礎(chǔ)上,利用流體力學拉普拉斯方程和伯努利方程,引入多重尺度變量,通過攝動展開方法,得到描述大振幅內(nèi)波傳播的完全 NLS方程。通過分析方程相關(guān)系數(shù)的變化求解方程的解析解。
　　第二,引入空間啁啾參量,研究內(nèi)波傳播過程中非線性效應和頻散效應的作用機理。假設(shè)初始波形分別為高斯型和雙曲正割型時,

3、基于完全非線性薛定諤方程,推導頻散效應所致啁啾和非線性效應所致啁啾的表達式,數(shù)值模擬在不同水深和不同層化下頻散效應所致啁啾、非線性效應所致啁啾及總啁啾的演變,總結(jié)演變規(guī)律。最后,將其應用在中國南海實際海域處,并結(jié)合 MODIS圖像數(shù)值模擬內(nèi)波傳播,得到結(jié)論:內(nèi)波從深水傳到淺水時,頻散效應先增大后減小,導致內(nèi)波波形展寬,振幅減小;非線性效應則會隨著傳播時間累積增加,在傳播過程中不會改變振幅,但是會產(chǎn)生新的頻譜分量,從而使波形變窄。