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《地形Rossby波的簡單數(shù)值模擬【開題報告】》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、畢業(yè)設(shè)計開題報告海洋科學(xué)地形Rossby波的簡單數(shù)值模擬一、綜述本課題國內(nèi)外研究動態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義Rossby波是由于地球的旋轉(zhuǎn)和形狀引起的，當(dāng)氣流有南北擾動時,在Rossby參數(shù)(β=df/dy)的作用下,可以形成一種波動,稱為Rossby波（PeterB.Rhines.2002）【1】。Rossby波在全球海洋動力過程的調(diào)整中起著關(guān)鍵作用,被視為海洋響應(yīng)大尺度大氣強迫的關(guān)鍵動力過程之一，不僅使能量從東向西傳播,維持中緯度地區(qū)的環(huán)流,而且使能量在西邊界堆積產(chǎn)生了很強的西邊界流,如黑潮、灣流、東澳大利亞流等。在與波性質(zhì)有關(guān)的諸多因素中，地形是重要
2、的因素，對波的發(fā)生與發(fā)展有明顯的作用。國內(nèi)外70年代對Rossby波進入了廣泛的研究，近十年對地形因素的考慮也更加細(xì)致。kasahara【2】指出,在西風(fēng)帶中,地形能產(chǎn)生定常波型擾動,而在東風(fēng)帶中只能激發(fā)出衰減型擾動。呂克利【3】用WKB方法發(fā)現(xiàn)地形的南北坡和東西坡對Rossby波及其能量傳播的影響不同。劉式適【4】等內(nèi)利用一個受地形強迫作用的半地轉(zhuǎn)的正壓模式討論了非線性Rossby波的穩(wěn)定度和解,發(fā)現(xiàn)非線性Rossby波可用KDV方程描述。袁叔堯、王昭【5】正通過計算地形rossby波對南海西部,北部冬、夏季多年平均的環(huán)流形勢的影響,證明了Rossby
3、波只是多種影響因素之一。他的計算反映了一個事實,即在討論的海域中,等深線密集的海區(qū)Rossby波動主要是由于底形傾斜產(chǎn)生的等效β效應(yīng)而引起的,而coriolis參數(shù)隨緯度變化產(chǎn)生的β效應(yīng)則是次要的。黃瑾,董婕【6】等人利用淺水波模式研究了地形坡度對地形Rossby波相速和穩(wěn)定性的影響,得到以下結(jié)論。地形Rossby總是相對基本氣流西傳的,波動相速隨地形坡度和擾動波長的增加而減小,當(dāng)?shù)匦纹露群蛿_動波長同時增大到一定程度時,地形Rossby波可能會出現(xiàn)準(zhǔn)定常靜止，甚至是向西傳播的情況,并且指出地形Rossby波相速相對于基本氣流的分布與基本氣流的強度無關(guān)。和
4、經(jīng)典Rossby波不同,地形Rossby波在一定的條件下有可能出現(xiàn)不穩(wěn)定地增長,基本氣流越強,不穩(wěn)定波的波長越長。Killworth【7】認(rèn)為緩慢變化地形只能在局部地區(qū)對斜壓波起作用,整體作用并不重要。Tailleux【8】認(rèn)為即使是小尺度地形也可以使一階斜壓Rossby波發(fā)生系統(tǒng)性的加速。Tailleux【9】并且提出了“壓力補償假設(shè),強調(diào)了地形的重要性。Maharaj等研究認(rèn)為孤立陡峭的地形使得Rossby波減速,而經(jīng)向長條形的海脊有利于Rossby波的加速。黃瑾,周小剛【10】利用淺水波模式對基本氣流中的地形Rossby波振幅特征進行了數(shù)值上的計算
5、,并據(jù)此研究了地形Rossby波振幅和地形坡度、基本氣流強度之間的關(guān)系.計算結(jié)果表明,在一般大尺度地形坡度作用下基本氣流中的擾動振幅和中高緯度上實際大氣長波的振幅在量級上是相當(dāng)?shù)?坡度對地形Rossby波具有增幅作用,地形坡度越大,增幅作用就越明顯。地形坡度的存在還使地形Rossby波最大振幅中心位置向北移動,地形坡度越大,北移的程度也相應(yīng)越明顯,然而在通常的大尺度地形坡度情況下,最大振幅中心北移的尺度不超過500km,地形坡度對擾動振幅位置的影響可能是造成大氣行星波動中心位置在大陸上北偏而在海洋上南偏的原因之一。趙平,孫淑清【11】等人在半地轉(zhuǎn)條件近似
6、下,用相平面方法得到了有地形影響和緯向基本氣流作用的非線性方程。通過泰勒級數(shù)展開我們得到描述地形Rossby波線性和非線性的近似方程,并討論了波動的穩(wěn)定性和波動的解的性質(zhì)。在線性與非線性情況下,波動穩(wěn)定性判據(jù)形式是一樣的,都與緯向基本氣流及它的水平切變有關(guān)。在非線性近似條件下,地形Rossby波可以用孤立波來表示,其振幅與基本氣流的切變無關(guān)。在地形坡度及基本氣流的影響下,可形成孤立波槽或孤立波脊?；赗ossby波對于天氣的巨大影響，目前，很多學(xué)者對Rossby的做出很多研究，也有了很優(yōu)秀的成果。不過對于地形及其他因素對于波形影響的研究還遠遠不足，本文側(cè)
7、重于地形對于Rossby的影響研究，將是對全面了解Rossby波的一個很好的補充。另外，現(xiàn)今非常多對于Rossby的研究結(jié)果都是基于淺水模式方程，通過對方程的不同理解和計算取得了優(yōu)異的成果。ROMS模式是另一個更復(fù)雜更精確的計算模式只建立以來解決了很多繁瑣的海洋問題，然而以這一模式為基礎(chǔ)的Rossby研究還非常少。基于此，本文運用ROMS模式在一個海域內(nèi)對一個完整的Rossby波孕育和發(fā)展過程進行了模擬，結(jié)果用圖像的方式輸出，再對圖像進行深入的分析，并結(jié)合前人淺水模式的研究結(jié)果達到對Rossby波運動規(guī)律及其性質(zhì)更深入的理解。二、研究的基本內(nèi)容，擬解決的
8、主要問題：1.地形Rossby波的定義及其動力2.地形Rossby波的研究現(xiàn)狀3
