重力波波包在真实大气中传播特性的数值研究

采用二维全隐欧拉（ＦＩＣＥ）格式，对重力波波包在真实大气中的非线性传播和演变过程进行了数值模拟．模拟结果表明，在中层大气下部激发的向上传播的重力波波包在传播到中层顶之前，波相关能量沿着射线路径传播，非线性效应和背景温场对波能量传播路径的影响很小．当波包传播到低热层大气后，波包饱和波相关能量几乎完全沿着水平方向传播，垂直方向的能量传播受到抑制．这与在无耗大气下，ＷＫＢ近似条件下的线性重力波理论的预言相差很大．深入的分析表明抑制重力波波包向上传输能量的关键因素是大气分子粘性的垂直非均匀性．非线性和背景温场的影响不足以完全抑制波能量的向上传播．此外，在波包的整个传播过程中，由于非线性、背景温度和背景耗散的共同作用，重力波波包的垂直波长随时间明显减小．这些结果说明大气的分子粘性特别是分子粘性的垂直不均匀性对重力波波包在中、高层大气的非线性传播过程起着重要作用．

大气密度对运载火箭飞行的qα_(max)精度影响及建模分析

基于运载火箭是在真实大气密度中飞行,本文以2017年8月1日-2019年7月31日高垂直分辨率探空资料为例,分析参考大气密度与真实大气密度、以及对应的qα_(max)之间差异特征,最后建立订正模型,研究结果表明:1)密度偏差、相对偏差随高度变化特征与季节有关,有较明显的年内变化特征;2)qα_(max)偏差随时间呈现“M”字型变化特征,其值范围为-217.1721~219.0648 Pa·rad,平均值为-9.4684 Pa·rad,在(-20,0]区间范围内占有率最大(20.4110%);3)qα_(max)偏差具有明显的年内变化、季节变化特征,在1-3月和11-12月为正偏差、4-10月为负偏差,春、夏、秋季均为负偏差,冬季为正偏差;4)利用多元线性回归建立订正模型能较好地提高参考大气密度得到的qα_(max)精度,其中,偏差由-36.1569 Pa·rad减少到-7.7012 Pa·rad、绝对差由49.3254 Pa·rad减小到20.3244 Pa·rad,因此,在分析大气环境对运载火箭飞行影响时,应采用真实大气密度代替参考大气密度进行计算。