南海北部孤立子内波的一些特征和演

根据１９９８年６月 １４日在南海北部的一次孤立子内波的实测资料,分析它的可能源地,并计算出其相速度、波长等一些特征参数;基于对内波的垂直模态的分析,探讨了该孤立子内波在传播过程中所产生的波致流的特点;利用多因子作用下的规则化长波（ＲＬＷ）方程数值模式,以观测得到的环境参数作为初始条件,模拟了该孤立子内波在南海北部陆架区的传播和演变．     

南海北部孤立内波的现场观测

利用1998年5~6月期间CTD、温度链和ADCP现场定点连续观测的海温、海流时间序列等资料, 分析南海北部东沙岛附近孤立内波的特征. 结果表明: 在观测期间, 该观测点孤立内波的振幅可达100 m, 在深水区的传播方向为准西向, 波致流的最大流速达2 m/s, 周期介于10~20 min间, 船上雷达测到其西向传播速度可达2 m/s; 最强海洋孤立内波是在1998年5月14~16日出现, 与全日潮大潮发生的时间同步.     

南海北部海域跃层上部的湍流耗散

频发的非线性内波(内孤立波)与内潮活动是南海北部上层海洋动力的重要特征,特别是在南海东北部东沙群岛邻近海域,内孤立波与内潮活动非常活跃,大量的内孤立波与内潮能量在此耗散掉,产生很强的湍流混合.然而,目前国内外对南海北部海域湍流耗散与混合的直接观测研究还非常有限,且主要局限于对吕宋海峡邻近     

西太平洋-南海中尺度水位波动的耦合传播特征

通过对沿21°N和南海北部陆坡一线卫星高度计沿轨海面高度波动的时间序列分析, 研究西太平洋和南海之间中尺度水位波动的耦合传播特性, 以探讨西传的太平洋中尺度波动经吕宋海峡进入南海的可能性. 分析显示, 西太平洋中尺度波动对南海的影响有限, 除45 d频带之外吕宋海峡两侧不存在统计意义上显著的波动传播. 迹象表明45 d波动很可能是黑潮自身的属性, 来自其低纬度源地. 分析还认为, 西传的自由Rossby波在遭遇吕宋海峡黑潮这一动力学壁垒后将变形解体, 黑潮进而以自己的方式影响南海. 就中尺度波动的耦合传播而言南海是一个相对独立的系统.     

关于磁化冷等离子体中的孤立波

一、引言熟知,在磁化等离子体中可以传播多种模式周期波。近年来发现,其中一些模式也能以孤立波形式传播,如离子声孤立波、磁声孤立波、Alfven孤立波,等等。以上作者都限于单独考察某一种模式孤立波。本文在准电中性假设下,全面考察了磁化冷等离子体中斜向传播     

海洋内孤立波斜相互作用的Mach效应特性实验

当海洋工程结构物或水下航行器在海洋中遭遇异常大振幅内波时可造成损害甚至失事,海洋内孤立波斜相互作用的Mach效应是一种特殊海洋现象,也是异常大振幅内孤立波的重要成因.为了在实验室模拟具有海洋跃层环境中的内孤立波斜相互作用并控制Mach效应的产生,首先将两只直立无底圆柱筒放置在淡/盐水分布的两层流体环境中,淡/盐水混合区模拟海洋密度跃层,保持筒底与筒外水体的交换,以方便形成筒内外混合区的高度差;再将两柱筒平稳迅速移出,利用柱筒内外淡/盐水混合区高度差的重力塌陷扰动形成两列内孤立波,其在交汇区发生斜相互作用,并借助高清图像处理技术结合几何射线方法完成测量.实验结果表明:两列内孤立波斜相互作用性质取决于分层环境、两柱筒之间距离以及两列内孤立波的波幅和相位,上述方法可有效控制分层流实验水槽中Mach效应的产生.进一步分析表明:两列内孤立波相互作用的Mach效应将导致波幅显著增强,传播速度明显增大,且传播方向受两者振幅大小的控制,振幅相差越大所产生Mach效应的临界夹角越大.此外,通过内孤立波斜相互作用的Mach效应实验结果与Kd V,BO和MCC三种理论模型的比较,实验验证了Mach效应对非线性理论模型的适应性.     

关于平行于磁场传播的孤立波的存在问题

一、前言在磁场B作用下的等离子体中,存在平行于B_∞传播的著名的Alfvén波、哨(whistler)波等,是否存在与它们对应的Alfvén孤立波、哨孤立波等,是等离子体波的研究中的重要问题之一。Tidman, Kakutani等曾研究过弱Alfvén孤立波和哨孤立波,但这些文章都作了比较多的假设,问题还没有比较清楚地解决。本文从Maxwell-双流体耦合方程组出发,不作其他近似研究平行于B_∞传播的平面孤立波的存在问题。     

密度分层流体中不同长径比拖曳潜体激发内波特性实验

在具有连续密度跃层的分层流体中,针对3种不同长径比拖曳潜体激发内波的运动学与动力学特性进行了系列实验.从拖曳潜体产生扰动密度场的动态时间序列测量结果入手,表明体积效应激发内波属于一种相对于拖曳潜体定常的多模态Lee波结构,而尾迹效应激发主控内波为相对于拖曳潜体非定常的拟Lee波结构,这是一类由湍流尾迹中大尺度相干结构作为移动源激发的内波结构.研究表明,在Lee波与拟Lee波之间存在一个与长径比近似为线性关系的临界转捩Froude数Frc,而且转捩后拟Lee波相关速度相应Froude数近似为一个常数0.8.研究进一步表明,存在一个与长径比近似为线性关系的Froude数Frp,当FrFrc时,拟Lee波为主控内波,无因次内波峰-峰幅值随Fr增大近似线性增大,而且长径比的影响可以忽略,其中Fr为拖曳潜体特征直径Froude数.     

利用地震海洋学方法研究南海东北部东沙海域内孤立波的结构特征

主要利用地震海洋学方法研究了南海东北部东沙海域内孤立波的结构特征,内孤立波的类型是第一模态下沉型,最大振幅有85.5 m.内孤立波自最大振幅所处深度向下,其振幅大体呈线性减小趋势,振幅随深度的减小率为0.2左右.海底对内孤立波的波形会产生一些影响,一方面海底可能会"切割"内孤立波底部,使之出现间断,另一方面海底的"摩擦"会导致近海底的内孤立波处会发育有较多次一级尺度的波动.横向上看,由地震剖面所得到的内孤立波视宽度,需经过一定的校正才能获得真实宽度,本文所研究的两个内孤立波视宽度分别是4.52和3.36 km,校正后的宽度为0.5~3 km.另外内孤立波处存在的垂向噪音反映出内孤立波具有很强的垂向剪切力.内孤立波水平波数谱与GM模型谱的对比研究表明,其能量在低波数段比GM谱大两个数量级左右.     

冲击光波孤立子

尽管孤立子或孤立波现象出现在物理学的许多领域中,然而单模光学纤维是最为便利地进行这类实验研究的材料.由于光与介质在这些纤维中的非线性相互作用即折射率随光强变化,使得正常的光脉冲发散的趋势可以忽略.最新方法是Weiner等人证实暗脉冲,即在连续激光束中的断点同样可以稳定传播.另外,Rothenberg和Grischkowsky观察到锐光波孤立     

1998年夏季南海环流

基于１９９８年夏季的温盐深（ＣＴＤ）和气象观测资料,采用改进逆方法计算了南海海流的流速和流量,并结合声学Ｄｏｐｐｌｅｒ测流（ＡＤＣＰ）资料分析了南海环流特征。结果如下：（１）南海东北部环流最重要的特征是黑潮有一个分支入侵南海,但流量不大。该分支作反气旋式弯曲通过巴士海峡流向台湾以南海域,而没有入侵南海内部;（２）南海北部海区主要受气旋式五流系统所支配,并伴随有两个冷涡;（３）南海中部、西南部海区主     

南海北部450 m以浅水层内潮和近惯性运动研究

通过对2000年8~11月南海北部海区2个半月的ADCP流速观测资料的分析研究了观测海区的正压潮、内潮和风生近惯性内波的特征. 结果表明, 观测海区的正压潮和内潮均以M₂, K₁, O₁和P₁为主, 这四个分潮正压潮流振幅分别为7.8, 7.0, 5.4和3.5 cm·s^-1; 内潮的潮流振幅存在着显著的空间变化, M₂, K₁和O₁频率内潮的振幅在温跃层处均可以达到12~15 cm·s^-1, 但随着深度的增加振幅减小. 近惯性运动对于正压流动的贡献很小, 振幅不到1 cm·s^-1, 但是斜压的近惯性流动的振幅可以达到5 cm·s^-1. 从提取的内潮和近惯性内波的潮流椭圆的长轴与水平方向的夹角随着深度的分布可以看出, 内潮能量由深海向海表传播;而近惯性内波的能量由海表传向深海.     

磁化离子声孤立波

本文在计及电荷分离条件下考察了双温低β等离子体中与外磁场成一角度斜向传播的磁化离子声孤立波,得到非线性色散关系,确定了波速和波幅范围。分析表明,电荷分离色散对孤立波性质有重要影响。     

揭开南海海平面下神秘巨浪的面纱

什么是内波 在两种不同性质流体交界面上运动的波称做界面波,在海上看到的浪,就是空气与海水界面间运动的界面波.当流体内部密度垂直分布呈现层化构造时,流体层化界面受到扰动时也会出现波动,由于这种波发生在流体内部,因此称作内波.     

分层流体中凸孤立波与凹孤立波的相互作用

孤立波的相互作用是一个令人感兴趣的课题。由于在单层流体中通常只可能出现凸孤立波,人们一般只注意这类孤立波的相互作用。然而,卫星观测和现场测量证实了海洋温跃层中下凹的内孤立波的存在,并发现了它们的相互作用。为了分析这些现象,我们在文献[4,5]中建立了浅水波近似下的基本方程组,并分析了二流体系统中孤立波的迎撞和斜向相互作用,但仅研究了相同模式的相互作用,即凸-凸孤立波或凹-凹孤立波的迎撞或斜撞。     

微分几何的应用

本期刊登两篇数学方面的综述性文章。《微分几何的应用》一文介绍了微分几何在其他科学、其他数学分支及生产实际中的应用,值得有关科研工作者的重视。文中关于微分几何在孤立子理论中的应用一段,与为了纪念孤立波发现人罗素逝世一百周年而写的《孤立子及其数学理论》一文相呼应,可配合阅读。     

冬季南海温跃层通风的证据

通过对Levitus气候平均的海洋温度盐度资料分析,在认识南海混合层季节演变特征的基础上,探讨了南海温跃层的结构,揭示了南海北部冬季温跃层通风现象。分析表明,冬季南海北部温跃层的主要通风层次为22．0－23．5的等密面,其下是未通风温跃层。冬季南海温跃层的通风过程伴随着北部混合层的水团在抬头线下沉并向南运动。在水平结构上,上述信号沿着等位势涡度线运动,维持位势涡度守恒。     

2004～2013年南海北部开放航次水文调查

<正>为了探索海上观测平台共享机制,发挥国内多方科研力量的综合优势,加强海洋现场数据的长期积累,促进海洋科学研究多学科交叉与融合,中国科学院南海海洋研究所"实验3"号考察船2004年起开始实施南海北部开放航次观测计划.该计划以珠江河口和南海北部海洋多尺度海洋动力和环境过程为观测对象,以提高认知和预测自然与人类活动对南海近海生态系统影响的能力为目标,为南海海洋管理可持续发展与决策提供科学依据.     

内孤立波的计算机代数研究

内孤立波是海洋,大气中的常见现象,近年来我们用渐近方法等对此作了详细研究(参看[1—3]),但由子运算上的复杂性,通常只能算到二阶近似,尚不足以阐释实际存在的大幅度内孤立波。本文采用计算机代数软件进行符号运算,重新研究文[1]中描述的二流体系统俩水平固壁间的两层不可压无粘流体)中的界面孤立波,求得了四阶近似解,从而解释了实验中测得的内孤立波比KdV孤立波的波幅窄、波速大的事实。在符号运算过程中,我们设计了一种半逆序算法,克服了因“中间表达式爆炸”而导致存贮空间不足的困难,为在微机上应用计算机代数软件实现复杂的符号运算开辟了途径。     

南海北部冬季逆风流的动力诊断

采用高分辨率三维海洋环流模式对南海北部陆架／陆坡区环流场进行动力诊断分析，探讨南海暖流所在海区环流场的动量收支和南海暖流逆风流动的动量来源．研究表明，穿越陆架的压力梯度和跨陆架输运的地转适应是产生东北向逆风流的主要原因；沿陆架方向的压力梯度与海面应力、海底应力和科氏力相平衡，且量级比穿越陆架方向上动量方程各项的量级小．该海区动量收支方式的分析对今后南海北部海洋环境预报具有重要参考价值．