海气通量的涡相关计算和参数化方法研究

发布时间：2024-07-06 02:13

　　海气界面通量是描述海气相互作用、全球气候变化、大气和海洋环流、飓风的发展、海浪的产生、混合层和季节温跃层等大量动力学过程的重要参量。因此，简单、快速而且准确的计算海气界面通量就变得十分重要。本文的研究内容是基于一个海气界面通量浮标和声学波浪流速剖面仪对海气界面的大气湍流和海浪信息的观测数据，围绕着海气界面通量的涡相关计算和参数化方法这一核心问题，展开了大气边界层湍流分析、非湍流运动对涡相关通量的影响、海浪对动量通量(风应力)的影响及拖曳系数的参数化等方面的研究。 本文首先根据适用于分析非线性和非平稳信号的HHT(Hilbert–Huang Transform)方法，分析海气界面通量浮标观测的大气湍流数据，将其划分为具有不同特征频率的运动模态，它们对应不同时间尺度的湍流运动涡旋。并对各个运动模态进行能谱分析，将各个模态的能量贡献峰值区与湍流能谱中的惯性子区和含能大涡区相对应。 本文然后基于HHT，提出了一种移除非湍流运动对涡相关通量影响的新方法。该方法通过计算各个运动模态对通量的贡献，建立通量对时间尺度的依赖，进而找出区分湍流模态和非湍流模态的间隙模态，通过从原始信号中移除非湍流模态，实...

【文章页数】：142 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图2.2原始数据与h1(t)

2利用HHT分析海气界面的大气边界层湍流图2.1T(t)的极值点、包络线及均值曲线m1(t)

图2.4原始数据与残差项

序列分解的约束条件，包括：收敛，正交，唯一等。原始时间序列T(t)中移除，得到残余的时间序列r1(t)=T(t)c1(t)，然(4)的过程，得到第二个模态c2(t)，直至第n个模态cn(t)，并得到残1221()()(),...,()(....

图2.5原始数据与模态10—15的总和

2利用HHT分析海气界面的大气边界层湍流10-15求和，再与原始数据T(t)比较，见图2.5。可以发现，模态10-1要小，但是它们仍然反映了大尺度的湍流运动，每个模态都代表了。

图2.6原始数据与模态7—15的总和

图2.5原始数据与模态10—15的总和模态7-15求和，与原始数据T(t)比较，见图2.6。与模态10-15的图2.5相比点显著增多，即小尺度运动分量的影响明显加强。可以看出，模态的运动时模态数而增加的，虽然残差项所代表的运动不能被完全识别，但是其时间尺

本文编号：4001898