边界层Scorer参数对背风波波长的影响

利用一个中层Scorer参数较大,上、下层Scorer参数较小的3层背风波模型,讨论了边界层(下层)Scorer参数对背风波波长的影响。结果表明,当边界层Scorer参数减小时,波长增大,反之波长减小;当中高层的Scorer参数较小时,背风波波长对边界层的Scorer参数敏感。利用该结果结合观测事实分析后发现,由于地表加热的日变化影响了边界层的Scorer参数,故造成了背风波波长在夜间缩短,在午后增加;此外还发现,因夏季的Scorer参数要比冬季小,这可导致波长变化率在夏季比冬季更大。

基于数值模式评估细尺度参数化方案在南大洋背风波生成源地的适用性

验证基于GM(Garret-Munk)大洋内波普适谱的细尺度参数化方案在不同海域的适用性,对于湍流混合研究来说非常重要。包含背景GM内波场的高分辨率数值模式被用于评估细尺度参数化方案在背风波生成源地处的适用性。细尺度参数化方案主要包括基于剪切的G89 (Gregg 1989)方案、基于应变的W93 (Wijesekera 1993)方案、基于剪切和应变的GHP (Gregg-Henyey-Polzin)方案以及对GHP方案中的频率矫正项作出变换的IH (Ijichi-Hibiya)方案。计算结果显示,背风波的生成伴随着海底上方近惯性内波的增强,使得内波场的动能与势能的比值相较于GM内波场偏大。在这种情况下,基于剪切的G89方案会因为高估内波场的总能量而高估耗散率。反之,基于应变的W93方案会因为低估内波场的总能量而低估耗散率。计算结果还显示,已经考虑了内波谱变形的GHP方案仍然会高估耗散率,但IH方案能比较准确地估算耗散率。

三层模型背风波的计算分析和数值模拟

本文将背风波三层模式的理论应用于典型的背风波个例,判断了其解所属的类型,计算了这些个例的波长;指出当有多个波解存在时,最长波长所对应的波解是实际解;本文还用ARPS模式对这些个例作了数值模拟,模拟结果与解析解则有较好的一致性。

三层模式背风波的理论研究

文中建立了一个背风波的三层理论模式 ;当三层Scorer参数在中层最大、高层次之、下层最小的情况下 ,利用该模式求得了背风波的理论波长及扰动的解析解 ,并对一个典型的个例计算了其背风波波长 ,并在此基础上分析了背风波波长对上、中、下三层Scorer参数变化的敏感性 ,结果表明波长对中层Scorer参数的变化比较敏感 ,对下层Scorer参数的大小和符号都不敏感 ,但在计算背风波波长时不能忽略下层的Scorer参数。

三层模式中地形对背风波振幅的影响

利用一个三层模式和钟形山脉研究了中尺度地形参数对背风波振幅的影响。理论分析表明,若保持地形高度不变,变化地形宽度时,当山脉半宽为背风波频率的倒数,波动的振幅可以达到最大;若地形高度和半宽按不同比例变化时,波动振幅的变化是不确定的;若高度和半宽按相同比例变化时,即保持山脉形状不变的情况下,半宽为频率的倒数的2倍时,振幅达到最大。最后利用ARPS模式对地形参数的变化进行了敏感性试验,模拟结果与理论结果相吻合。

三层模式中背风波存在条件的理论分析

本文针对边界层附近为弱稳定层结或不稳定层结下的背风波,建立了一个三层理论模式,其三层Scorer参数在中层最大、高层次之、下层最小。分两种情况对该类型背风波的存在的条件作了分析,结果表明,在第一种情况下三层背风波的存在条件与二层模式相同,而第二种情况下其存在条件则是二层模式不能描述的。三层模式背风波的存在条件要比两层模式宽松。并用二个例子对这二种情况下的条件进行了检验。