双变量波状扰动激发重力波波包的数值研究

采用谱配置方法对双变量波状扰动激发重力波的过程及其能量传播和转换特性进行数值研究。模拟结果表明,当初始给定的两个变量的波状扰动的相对振幅和相位严格满足重力波的偏振关系时,只有水平风场扰动(u′)与温度扰动(T′)的共同作用才能抑制能量向下传输。通常情况下,两个变量的波状扰动都会激发出两支传播方向相反的重力波波包,这两支波包的相对能量明显取决于两个波状扰动之间的相对振幅关系。当两个扰动之间的相对振幅满足特定条件时,向下传播的能量几乎为零,只会有一支向上传播的重力波波包被激发。进一步的数值分析则表明,各种情况下两个变量的波状扰动所激发的重力波波包的能量传播路径和速度基本相同;与单变量波状扰动激发重力波波包的过程相比,能量传播路径几乎完全一致,扰动转化为波动的特征时间也基本相同,但能量转换效率更高。