基于空間啁啾海洋內(nèi)波傳播機(jī)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(dòng),其中最常見(jiàn)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(duì)于海洋工程、海洋資源開(kāi)發(fā)與利用、海洋生態(tài)等方面都有著重要的意義。中國(guó)南海由于地勢(shì)環(huán)境的復(fù)雜性,成為海洋內(nèi)波的多發(fā)區(qū),一直備受學(xué)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(jìn)行。其中針對(duì)內(nèi)波的生成機(jī)制和傳播過(guò)程中非線性效應(yīng)和頻散效應(yīng)的作用機(jī)制研究都有不同結(jié)論。本文通過(guò)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(jī)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(xué)拉普拉斯方程和伯努利方程,引入多重尺度變量,通過(guò)攝動(dòng)展開(kāi)方法,得到描述大振幅內(nèi)波傳播的完全 NLS方程。通過(guò)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?jī)?nèi)波傳播過(guò)程中非線性效應(yīng)和頻散效應(yīng)的作用機(jī)理。假設(shè)初始波形分別為高斯型和雙曲正割型時(shí),

3、基于完全非線性薛定諤方程,推導(dǎo)頻散效應(yīng)所致啁啾和非線性效應(yīng)所致啁啾的表達(dá)式,數(shù)值模擬在不同水深和不同層化下頻散效應(yīng)所致啁啾、非線性效應(yīng)所致啁啾及總啁啾的演變,總結(jié)演變規(guī)律。最后,將其應(yīng)用在中國(guó)南海實(shí)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(shí),頻散效應(yīng)先增大后減小,導(dǎo)致內(nèi)波波形展寬,振幅減小;非線性效應(yīng)則會(huì)隨著傳播時(shí)間累積增加,在傳播過(guò)程中不會(huì)改變振幅,但是會(huì)產(chǎn)生新的頻譜分量,從而使波形變窄。