【摘要】：海洋內(nèi)波是發(fā)生在因溫鹽變化而密度分層海水中的一種波動(dòng)。它對海洋聲學(xué)、海洋工程、海洋軍事等方面產(chǎn)生了重要影響,因此,內(nèi)波傳播的研究是非常重要的工作。從資料獲取手段上來講,研究內(nèi)波的方法主要有四種：實(shí)測資料分析方法、實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)方法、數(shù)值模擬方法、遙感圖像分析方法。但是對于深海內(nèi)波,實(shí)測和實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)資料都較難獲得,故本文通過建立適宜模型應(yīng)用數(shù)值模擬方法和遙感圖像分析方法來研究深海內(nèi)波�；趦蓪臃謱恿黧w的基本方程推出了深海弱非線性內(nèi)波的非線性薛定諤(Nonlinear Schrodinger,簡稱NLS)方程,數(shù)值模擬了南海深海區(qū)內(nèi)波的傳播,建立了內(nèi)波合成孔徑雷達(dá)(Synthetic Aperture Radar,簡稱SAR)遙感探測模型,反演了南海北部深海內(nèi)波的特征參量。主要工作如下： 首先,導(dǎo)出了描述深海內(nèi)波傳播的NLS方程。引入速度標(biāo)量勢,得出用速度標(biāo)量勢描述的深海兩層流體的動(dòng)力學(xué)方程組；在弱非線性條件下,從流體力學(xué)的基本方程組出發(fā),采用多重尺度法推導(dǎo)出深海兩層界面內(nèi)波的NLS方程；分析了深海內(nèi)波NLS方程的頻散效應(yīng)和非線性效應(yīng)的關(guān)系,進(jìn)而確立了NLS方程的孤子解形式。 其次,NLS方程在深海內(nèi)波傳播中的應(yīng)用。引進(jìn)空間啁啾的思想,研究了頻散效應(yīng)和非線性效應(yīng)的作用。選擇南海北部深海區(qū)為研究區(qū)域,并分析其環(huán)境參數(shù)；應(yīng)用NLS方程數(shù)值模擬該海域的內(nèi)波傳播,結(jié)果表明該海區(qū)內(nèi)波不斷展寬,振幅減小,頻散效應(yīng)較強(qiáng)；并與內(nèi)波MODIS影像做了對比,發(fā)現(xiàn)內(nèi)波演變的趨勢和遙感影像基本一致。 最后,基于NLS方程建立了深海內(nèi)波SAR探測模型。利用導(dǎo)出的深海內(nèi)波NLS方程,并結(jié)合SAR遙感成像機(jī)理,建立了深海內(nèi)波SAR探測模型,得到了適合深海內(nèi)波的參數(shù)反演方法。選取南海北部內(nèi)波SAR影像,分別利用基于NLS方程的SAR探測模型和基于KdV方程的SAR探測模型,反演了內(nèi)波的半寬度和振幅,并與一些實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。結(jié)果表明,前者與實(shí)測資料較吻合；而后者與實(shí)測資料差別較大。由此說明,NLS模型較KdV模型對深海內(nèi)波的描述更具優(yōu)越性,驗(yàn)證了NLS模型的合理性。
【學(xué)位授予單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：P731.24
【圖文】：

隨著觀測技術(shù)的發(fā)展及實(shí)際需要，內(nèi)波研究己向深海發(fā)展。圖1一1全球海域內(nèi)波存在區(qū)示意圖1.2研究意義海洋內(nèi)波具有十米、數(shù)十米，甚至上百米的振幅，與表面波相比，內(nèi)波具有更大的能量和破壞力。同時(shí)，它又是海洋內(nèi)部潮汐能耗散和海洋內(nèi)部混合的重要力一式。大量的現(xiàn)場與遙感觀測己經(jīng)證實(shí)，海洋內(nèi)波可以實(shí)現(xiàn)數(shù)一百公里的長距離傳播而保持不變，從而造成巨大的質(zhì)量與動(dòng)量輸運(yùn)。內(nèi)波在海洋中起著重要的動(dòng)力學(xué)作用{2‘251。低溫高密度海水在極地區(qū)域形成后下沉到海底并在底層散布開來，這層高密度水必然要與其上的密度較低的水緩慢地混合，內(nèi)波是引起這種混合的

圍大、時(shí)間分辨率高、數(shù)據(jù)完全免費(fèi)獲取等，具有很大的優(yōu)勢。因此，利用MODIS等光學(xué)手段觀測內(nèi)波與SAR觀測具有同等重要性。圖l一2是內(nèi)波SAR遙感圖像，圖1一3是內(nèi)波MODIS遙感圖像。氰氰 氰薰薰臀 臀 ;;;{{{】】 蘸蘸 蘸 蘸 蘸蘸蘸蘸蘸蘸蘸蘸蘸蘸蘸蘸蘸熟 熟 熟 熟熟熟摹摹纂纂攀攀磷 磷湘 湘湘~坎侶 侶 侶 侶 侶 侶 侶滋滋狡狡禁照娜限限成成經(jīng)經(jīng)魏魏器器拱徽 徽灌灌戮戮豁莽簿 簿銀銀譽(yù)譽(yù)毓毓象象撰 撰罐罐 罐 罐 :((({{{lll嘿 嘿蒸蒸 蒸蒸蒸蒸蒸蒸蒸蒸蒸蒸蒸蒸蒸蒸蒸蒸蒸哆 哆哆淤那分嵌嵌 嵌翠簾盆盆〔翎盈盈纂纂 纂馨 馨攀攀氰 氰蘸 蘸氰 氰 氰氰氰 氰 氰 }}}}}蘸蘸 lllll罐罐翼薰 薰黝 黝黝黝蘸巍藻蘸黔 黔蒸 蒸 蒸蒸黝{耀蘸 蘸蘸蘸 蘸瓢瓢蘸蘸 蘸馨馨 馨蘸 蘸 蘸蘸蘸蘸蘸蘸蘸蘸蘸蘸蘸蘸男男夕改姍階咨a滿 滿 滿 滿鬢彝;耀肇 肇馨馨蒸羹 羹翼翼薰 薰 薰熬熬雌貂灌戴 戴哪哪匆跳跳 跳摹摹嘿瓢黔 黔巍巍黝索才紅續(xù)黔陰‘一一一一圖1一2內(nèi)波SAR圖像圖】一3內(nèi)波MODIS圖像大量的內(nèi)波SAR圖像為內(nèi)波研究提供了豐富的資料，利用這些圖像資料除了驗(yàn)證內(nèi)波理論以外，還可以計(jì)算一些水動(dòng)力學(xué)參數(shù)，獲取海水的層化結(jié)構(gòu)信息及內(nèi)波參數(shù)信息、。Apel不 [1eonzalez(1953)!5，;/)\原理上提出了兩種從sAR圖像上反演內(nèi)波振幅的方法

一諭涼諭廠茹不茹獲碗了信一碳示五『贏。X/m圖3一3氏=61m頻散效應(yīng)所致惆啾、非線性效應(yīng)所致惆啾及總惆啾由此可知，總碉啾與內(nèi)波傳播海區(qū)的海況(分層、深度、密度差、地形等)及初始波的振幅有關(guān)。如果海區(qū)確定，其海況參數(shù)一定，總碉啾的大小只與初始振幅有關(guān)，由(3一15)式可計(jì)算出總惆啾為零時(shí)的振幅，這是保證內(nèi)波穩(wěn)定傳播的條件。當(dāng)初始振幅偏小時(shí)，頻散作用強(qiáng)，當(dāng)初始振幅偏大時(shí)，非線性作用強(qiáng)。上層水深取11Om，下層水深取2600m，半波長取 1400m

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