深海內(nèi)波弱非線性模型的建立及其在南海應用的研究.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。它對海洋聲學、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,研究內(nèi)波的方法主要有四種:實測資料分析方法、實驗室實驗方法、數(shù)值模擬方法、遙感圖像分析方法。但是對于深海內(nèi)波,實測和實驗室實驗資料都較難獲得,故本文通過建立適宜模型應用數(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(SyntheticApertureRadar,簡稱SAR)遙感探測模型,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,導出了描述深海內(nèi)波傳播的NLS方程。引入速度標量勢,得出用速度標量勢描述的深海兩層流體的動力學方程組；在弱非線性條件下,從流體力學的基本方程組出發(fā),采用多重尺度法推導出深海

3、兩層界面內(nèi)波的NLS方程；分析了深海內(nèi)波NLS方程的頻散效應和非線性效應的關系,進而確立了NLS方程的孤子解形式。
　　 其次,NLS方程在深海內(nèi)波傳播中的應用。引進空間啁啾的思想,研究了頻散效應和非線性效應的作用。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)；應用NLS方程數(shù)值模擬該海域的內(nèi)波傳播,結果表明該海區(qū)內(nèi)波不斷展寬,振幅減小,頻散效應較強；并與內(nèi)波MODIS影像做了對比,發(fā)現(xiàn)內(nèi)波演變的趨勢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探測模型。利用導出的深海內(nèi)波NLS方程,并結合SAR遙感成像機理,建立了深海內(nèi)波SAR探測模型,得到了適合深海內(nèi)波的參數(shù)反演方法。選取南海北部內(nèi)波SAR影像,分別利用基于NLS方程的SAR探測模型和基于KdV方程的SAR探測模型,反演了內(nèi)波的半寬度和振幅,并與一些實測數(shù)據(jù)進行比較。結果表明,前者與實測資料較吻合；而后者與實測資料差別較大。由此說明,NLS模型較KdV模型對深海內(nèi)波的描述更