破碎波统计及其在上层大洋动力学中的应用

在改进了的破碎波统计模型的基础上,本文导出了单位时间海波破碎面积比、体积率和能量损耗率等重要统计量。观测事实表明,在高海况情况下,海气交换的控制机制是机械的海波破碎过程。从这一点出发,经过物理和量纲上的考虑,我们计算了白冠覆盖率、切向动量通量、水汽通量以及表层湍动度等上层大洋动力学的主要参数。理论结果都能与现有的实测结果一致。这对于改进对海气交换过程的认识以及海气相互作用的模拟都有重要意义。     

论成长过程中的非线性水波

将偶合风浪成长机制写入Stokes方程组,本文导出了非线性风浪在波数空间中的成长演化方程和在窄谱情况下,在物理空间中的控制方程——广义Schrdinger方程。从离散型的成长演化方程出发,本工作还给出了非线性单个波的从成长而趋于平衡状态的解析表达式。进一步分析了在演化时间尺度与成长时间尺度相当分离情况下的这个波的邻频不稳定特性。     

On the Circulation Structure and Formation Mechanism of the Cold Water Mass of the Yellow Sea (Ⅰ)——Zero-order Solution and Circulation Structure

A series of studies have been made on the circulation structure and the responsible mechanisms related to the Cold Water Mass of the Yellow Sea. From the present model governing the nonlinear thermally driven circulation in shallow seas, some complete analytical solutions of temperature and velocity components have been obtained in this paper by solving the coupled equations of motion and heat conduction. The results demonstrate that the wind-induced stirring and the tidal mixing are all responsible for the termal structure formation of Cold Water Mass. The computed vertical convection (u-w) develops only within a thin layer (called "a current shell" here) in the vicinity of thermocline while the deeper layer remains almost motionless. This current structure represents well the maintenance mechanisms of thermocline or the Cold Watermass during the summer.     

ON NONLINEAR WAVES IN THE GROWTH PROCESS

Having included the growth mechanism of coupling wind-generated waves into the Stokes' equa-tions, the growth evolution equation of nonlinear wind-generated waves in the wavenumber space andthe governing equation for narrow band spectrum condition in the physical space, the generalized Schro-dinger equations are deduced in this paper. From the discrete type of the growth evolution equa-tion, the analytical expressions of a nonlinear single wave from growing to tending towards equilibriumstate are given in this study. The unstable features of adjacent frequencies of this wave under a quiteseparate condition of evolution time scale and growth time scale are further analyzed.     

THE VARIATION AND MOVEMENT OF A KIND OF EDDIES IN SHELF SLOPE WATER

Considering the characteristics of the time and space scales of the eddies we established a qua-si-static and quasi-geostrophic model to describe their variation and movement in shelf slope water. The analytical solution revealed the main properties of the variation: slow expansion and faststagnation processes and the law of the eddy motion affected under the background field. All theo-retical results are proved by satellite image measurements.     

破碎波谱研究及其应用

本文从袁业立(1988)改进的破碎波统计模型出发,对破碎进行了统计研究,结果表明,破碎将通过破碎滤波函数使各频率的波产生非均匀的能量损失,以及破碎将造成谱峰向低频移动的现象,根据破碎前后的谱能改变得出一个理论上的定量的耗散函数,该源函数在LAGFD的第三代海浪数值模式中得到成功的应用,从谱能平衡方程出发,推导出理论上全新的饱合谱表达式,该式表明饱合谱与其频率的幂次关系不是一常数,而是随频率的改变而改变,以及其主要部分为频率的负4.5次方。     

海洋中尺度涡旋在陆架上衰变的解析模式研究

观测表明,进入陆架区的海洋中尺度涡旋的运动迅速衰变。这表现为涡旋表面积随时间不断扩展,而旋转角速度随时间逐渐衰减。本文从垂直层化,水平均匀的流体涡度方程出发,对上述过程进行了动力学分析。在考虑上、下边界层Ekman pump效应和侧向摩擦条件下,得出了涡旋表面积扩展和角速度衰减的解析模式。     

陆坡水域涡旋的运动及变化

基于测量的时空尺度特征,我们建立了一个描述涡旋在陆坡水中变化和运动的准静态准地转模式。这个模式的解析解揭示了涡旋变化的膨胀和旋转特征以及涡旋在背景流场和总涡度场作用下的运动规律。所有结果都得到卫星图片测量数据的定量证实。     

黄海冷水团环流结构及生成机制研究——Ⅰ.0阶解及冷水团的环流结构

本工作对黄海冷水团环流结构及其生成机制进行了探讨。在所建立的浅海非线性热生环流模型的基础上,通过求解动力学-热力学控制方程组,得到一个较完整的解析解。结果表明,风的搅拌作用和潮混合作用是形成冷水团热结构的主要机制。另外,冷水团垂向-径向环流只在温跃层附近很薄的水层(称为“环流壳”)中进行,这是夏季冷水团之所以稳定存在的一个重要维持机制。     

海面微波散射场多普勒谱特性研究

基于粗糙面电磁散射双尺度模型推导给出了海面微波散射场多普勒谱频移和谱宽的理论公式, 在该理论公式的推导过程中同时考虑了大尺度海浪的倾斜调制、遮蔽效应和曲率修正效应等因素的影响. 文中将理论公式计算结果与精确数值结果进行了比较, 并讨论了倾斜调制、遮蔽效应及曲率修正效应等因素对多普勒频移和谱宽的影响, 发现倾斜调制使水平极化散射回波多普勒频移显著增大, 从而导致水平极化回波多普勒频移比垂直极化回波多普勒频移大; 在中等入射角度区域, 遮蔽效应和曲率修正效应对多普勒谱并无显著影响, 而在掠射条件下, 遮蔽效应使得多普勒频移增大、谱宽变窄. 本研究对深入理解动态海面散射场频谱特性具有一定参考意义.