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重力波包在中层大气温度波导中传播的数值模拟

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重 力 波 包 在 中 层 气 温 波 导 中传 播 的 数 值 模 拟 大 度
李 俊 ，张绍 东 ，易 帆
武 汉 大 学 电 子 信 息学 院 ， 汉 武 ４０７ ３０ ９
摘
要
给 出 了重 力 波 在 中层 大 气 温 度 波 导 中 的反 对 称 形 式 导 制 传 播 的线 性 理 论 模 型 ， 采 用 二 维 非 线 性 的 数 值 并
ｓｍｕ ａｅ ｅ ｕ ｔ ａｅ ｌｔｅ ｄ ｆ ｒｎ ｏ ｔ ｏ ｅ ｄ ｒｖ ｄ ｆｏ ｔ ｅ ｌ ｅ ｒｄ ｃ ｈ ｏ ．Ｗ ｈ ｌ ｖ ａ ｋ ｔ ｒ ｐ ｇ ｔ ｉ ｌｔｄ ｒ ｓ ｌ ｒ ｉｌ ｉ ｅｅ ｔｔ ｈ ｓ ｅ ｅ ｒ ｍ ｈ ｉ ａ ｕ ｔｔｅ ｒ ｓ ｔ ｉ ｎ ｙ ｉ ｗａ ｅ ｐ ｃ ｅ ｓｐ ｏ ａ ａｅ ｅ ｉ ｈ ｈ ｒ ａ ｕ ｔ ｎ ｔｅｔ ｅ ｌ ｄ ｃ ，ｗａ ｅ ｅ ｅｇ ｌ ｂ ｅ ｋ ｄ．Ｈｏ ｖ ｒｓ ｍｅ ｅ ｅｇ ｓａｗ ｙ ｅ ｔ ｃｅ ｎ ｔｅ ｄ ｃ ｒａ，ｆｒ ｍ ｖ ｎ ｒ ｗｉ ｅ ｌａ ｅ ｙ ｌ ｗｅ ｅ ｏ ｎ ｒ ｉ ａ ｓｒｓｒ ｔｄ ｉ ｈ ｕ ｔａ ｅ ｙ ｌ ｉ ｏ ｔｅ ｌｓ ａｅ ｏ ｎ ｒ ａ ｕ ｌ ｅ ｒ ａ ｅ ｈ ｏｓｒ ｔ ｆｅ ｅｇ ｇ ｄ ａ ｙｄ ｃ ｅ ｓ ｓ．Ｗ ａ ｅ ｓｒ ｃｕ ｅ ｅ ｐ ｗｅｌａｔｒｐ ｏ ａ ａｉ ｇｈ ｒｚ ｎａｌ ｒｈ ｎ ｒ ｄ ｙ ｒ ｌ ｖ ｔｕ ｔ ｒｓｋ ｅ ｌ ｆ ｒｐ ｇ ｔ ｏ ｏ ｔ ｙ ｆ ｕ ｄ ｅ ｓ ｅ ｎ ｉ ｌ ｏ ｏ ｉ ｍｅｅｓ，ａ ｄ ｅ ｏｕｉｎ ｏ ｈ ｎ ｒ ｅ ｓｔ ｉｔ ｂ ｔ ｎ ｉ ｈ ｕ ｔｉ ｌｏ ｐ ｅｅ ｔｄ． ｆｋｌ ｏ ｔｒ ｎ ｖ ｌ ｔ ｆｔｅ ｅ ｅｇ ｄ ｎ ｉ ｄｓｒ ｕ ｉ ｎ ｔｅ ｄ ｃ ｓ ａｓ ｒ ｓ ｎｅ ｏ ｙ ｙ ｉ ｏ
模 型 对重 力 波 波 包 在 中 层 大 气 温 度 波 导 中的 传 播 和 演 变 过 程 进 行 了模 拟 研 究 ． 拟 的 结 果 表 明 ， 层 大 气 激 发 的 模 下 重 力 波 能 量 进 入 波 导 区 域 后 被 俘 获 形 成 导 制 传 播 ． 力 波 在 波 导 内 不 停 地 来 回 反 射 ， 直 方 向 的 自 由传 播 受 到 限 重 垂 制， 能量 在 波 导 内 沿 着 水平 方 向 传输 ， 拟 得 到 的波 参 数 与理 论 值 相 近 ． 力 波 包 在 温 度 波 导 中传 播 时 伴 随 着 能 量 模 重 泄漏 ， 能 量 泄漏 的 速 率 随 时 间 变 缓 ， 终 总 有 部 分 能 量 被 限 制 在 波 导 区 域 ． 力 波 在 水 平 方 向 上 传 播 几 百 公 里 且 最 重 后 ， 然 维 持 着 良好 的 波 结 构 ， 依 同时 数 值 模 拟也 给 出 了重 力 波 在 波 导 区 域 内 能 量 密 度 的 时 空 分 布 ． 关键 词 文章 编号 重 力 波 ， 层 大 气 ， 度 波 导 ， 值 模 拟 中 温 数 １０ — ７３ ２０ ）４ ００ ０ ３ １ ５ ３ （ ７ ０ —１ —１ ０ Ｏ ３ 中图分 类号 Ｐ ３ ４３ 收稿 日期 ２０ — １ ８ ２０ — ３ ０ Ｏ ７ ０ —１ ， Ｏ７ ０ — ６收修 定稿
Ａ ｍ ｅ ｉａ ｉ ｕｌ ｉ ｎ ｏ ｒ ｖ ｔ ｖ ｓ ｐｒ ｐａ ａｔｏ ｎ ｍ ｅ ｏ ｐｈ ｒｃ ｔ ｅ ｍ ａ ｕｃ ｎｕ ｒ ｃ ｌｓｍ ａｔｏ ｎ ｇ ａ ｉｙ ｗａ ｅ ｏ ｇ ｉ ｎ ｉ ｓ ｓ ｅ ｉ ｈ ｒ ｌｄ ｔ
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第 ５ ０卷 第 ４期
２０ ０ ７年 ７月
地
球
物
理
学
报
ＶＯ ． ０． ＮＯ． １５ ４
ＣＨＩ ＮＥＳ Ｅ Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＧＥＯＰＨＹＳ ＣＳ Ｉ

Ｊ １ ，２ ０ ｕ． ０７
李
俊 ，张绍 东 ， 易 帆 ． 力波 包 在 中 层 大 气 温 度 波导 中 传 播 的 数 值 模 拟 ． 球 物 理 学 报 ， ０７ ５ （） １３ 重 地 ２０ ， ０４ ：００～１３ ０９
Ｌ ， Ｚ ａ ｇ Ｓ Ｄ， ＹｉＦ． Ａ ｕ ｅｉａ ｓｍｕａｉｎ ｏ ｇａｉ ｖ ｓｐｏ ａａｉｎ ｉ ｍｅｏｐ ｅｉ ｔｅ ｎｌｄ ｃ． ｈｎｓ Ｇ ｏ ｈｓ （ｎ ｉ Ｊ ｈｎ ｎ ｍ ｒ ｌ ｉ １ｔ ｎ ｒｖｔ ｗａｅ ｒｐ ｇｔ ｎ ｃ 。 ｙ 。 ｓｓｈｒ ｈ ｎ ａ ｕｔ ｃ Ｃ ｉｅｅ Ｊ． ｅｐ ｙ ・ ｉ Ｃｈｎｓ ） ０ ７ ０ ４ ：０ ０～１３ ｉｅｅ ．２０ ，５ （ ） １３ ０９

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热带下平流层重力波的季节和年际变化特征.pdf

热带下平流层重力波的季节和年际变化特征.pdf

[,Q+*3<+等 根 %$& 据 J+FZ4<%7&的 观 点! 首 先 提 出了利用高分辨率探空资料估计惯性重力波活动的
研究方案0该方案可以利用那些积累下来的长期探 空资料!为 下 平 流 层+对 流 层 重 力 波 气 候 特 征 的 研 究提供了 一 个 有 效 的 途 径0 因 此! 近 $! 年 来 这 种 方案已 经 被 许 多 研 究 人 员 采 用0 例 如!\--46 等%#& 利用 \3;Q<+-,+的#(个 站 点 的 探 空 资 料 中 的 温 度 参 量研究了重力波能量随季节和纬度的 变 化09,6/46Q 等 利 %8& 用 探 空 资 料 中 的 温 度 和 风 参 量 研 究 分 析 了
"! 分 析 方 法
"0!! 资 料 处 理 在本研 究 工 作 中! 参 照 \--46 等%#&的 建 议! 并
考虑到对流层顶高度和探测高度!在热带地区选取 #()$’?* 高度 范 围 作 为 下 平 流 层 范 围! 在 此 高 度 范围内!H<36Q&9+,;+-+ 频 率 / 几 乎 不 随 高 度 变 化 "图#$! 为!0!$7)!0!$";T#0 对 于 该 高 度 范 围 内 的 探空资料!首先剔除了那些无效数据过多的廓线和 不合理 的 廓 线 "如 垂 直 切 变 量 过 大 $0 为 了 计 算 方 便!将那些有 效 的 廓 线 在 垂 直 方 向 进 行 等 间 隔 插 值0本文中利用三次样条方法将温度和水平风速插 值到垂直间隔为’!* 的标准高度上!然后使用二次 多项式拟合建 立 背 景 廓 线 "如 图 $$! 并 得 到 相 对 于 这个背景廓线的扰动廓线#温度扰动量 D;’ 水平风 速扰动量>;和+;0温度扰动量除以 背景平均温度得
【国家自然科学基金】_大气波导_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140801

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推荐指数 8 3 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2013年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52
2012年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48
科研热词 大气波导 蒸发波导 电光效应 玻璃 热极化 条形波导 台风 光波导 雷达回波 雷达 遗传算法 超视距 资料同化 行星波 统计特征 纯转动拉曼 红外云图 粒子滤波 空间变化 激光雷达 滤光器 波-流相互作用 气象学 气象仪器 气候变化 正则化 暖锋 日变化 数值模拟 探空数据 折射率仪 平流层 季风爆发 天气图 外围下沉 反演 卫星遥感 南海季风试验 南海 北极涛动 准确率 准定常行星波 wrf模式 wrf数值模拟 mm5模式 mm5v3模式 enso e 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2011年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
2011年 科研热词 蒸发波导 大气波导 雷达探测性能 雷达回波 雷达 通量-廓线关系 超视距探测 舰船雷达 稳定边界层 相似理论 电磁盲区 海杂波反演 条件 无量纲相似函数 探空资料 折射指数 扩展卡尔曼滤波 射线追踪 分布特征 分布概率 中国近海 不敏卡尔曼滤波 wrf数值预报 monin-obukhhov理论 mm5数值模拟 gps测量 推荐指数 4 3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
重力波阻参数化方案及其预报试验

重力波阻参数化方案及其预报试验

重力波阻参数化方案及其预报试验
重力波是宇宙的重要窗口，它使研究宇宙的未知物质和未知能源更加容易，深
入地揭示宇宙的本质。

重力波技术是开发重力波手段，将重力波参数化化为可以使用的数字模型，阻抗参数化方案正是为了完成这一要求而研究开发的，它在实现重力波数字参数化中发挥着重要作用。

阻抗参数化方案是将重力波参数化为数字模型的关键技术，它通过计算机模拟
实验、数值模拟仿真和物理模型的参数化的方式，将重力波的空间参数化成数字，从而可以更好地利用重力波来实现对宇宙的科学研究和科技研究。

阻抗参数化方案历经多个试验，其中包括计算机模拟实验、数值模拟仿真、物
理模型参数化等，其中计算机模拟实验采用PCMS（即专用计算机模拟系统）软件，用于参数化重力波激发的空间参数，以及通过精密机械系统模拟参数传播等；数值模拟仿真是基于空间参数的，利用高效的数值求解方案，可以实现实时的重力波阻抗参数化；最后，物理模型参数化是通过严格的物理建模，模拟实验样机（木桩模拟等），实现重力波阻抗参数化。

为了验证阻抗参数化方案的可行性与准确性，采用了多项实验进行测试，其中
包括了室内模拟实验、线性系统实验、重力波力学模拟实验和重力波阻抗参数化预报实验。

这些实验的核心就是通过精度的数据采集分析，来系统、精确、准确地参数化重力波，使参数化过程更加顺畅，从而确保参数化的准确性和可行性。

参数化的成功最终取决于实验的有效性和数据的可靠性，通过大量的试验和数
据采集分析，使重力波阻抗参数化方案得以实现，形成了重力波领域有效的数字参数化模型。

未来，随着重力波技术的进一步发展，阻抗参数化方案也将得到进一步的改进，使传统的重力波追踪手段成为可能。

中尺度气象学第三章

中尺度气象学第三章


与强降水相联系的重力波一般是振幅较大， 存在时间较长的重力波。
（3）观测方法 微压计（10μbar以下） 卫星 雷达 气象飞机 声学探测法
典型的对流层中尺度 重力波包括大振幅的 不规则型和振幅较小 的较规则型。
重力波产生的天气条件
逆温层或稳定层存在 明显的风速垂直切变 Ri<0.5（ 有时Ri<0.25） ，Ri越小 重力波振幅越大。
V f t D 0 t V p t p
fD t D 2 f t 2 C 2 t p p
发展即重力波振幅将时垂直扰动就会继续的能量大于为克服稳定假如由平均运动转换来重力所作功的值因此上升空气微团克服易发生重力波稳定中性风的垂直切变大成立条件当垂直风切变较小时即里查森数较大时小扰动不随时间指数增长即基本气流对小扰动是稳定的其能量转换过程与基本气流为常数时的情况是一样的
第三章 自由大气非对流性中尺度环流
Gaussian-shaped ridge, wiridge, width 100 km
From Carmen J. Nappo, Atmospheric Gravity Waves, Academic Press
Propagating gravity waves
Ro
小,接近地转, 大,非地转 是地转调整产生重力波的动力条件 可能出现大振幅中尺度重力波
Ro 0.5
Ro=2p / fT
产生重力波的条件是Ri<1/4.
假设z→z+Δz层为静力稳定层，有风随高度的变化
Z+△z U+△U
z:U z z : U U