海啸所引发大气重力波非线性破碎的研究
海啸在长距离传播的过程中，与其所诱发的大气重力波的波阵面特征前后连贯一致。同时大气重力波在向上传播的过程中，其中振幅随高度呈指数性增长，因此在高层大气中容易被GPS观测到。本文选取了2004年苏门答腊海啸和2011年日本海啸作为研究事件。并通过非线性全波模型和二维非线性时变模型进行数值模拟，进而分析重力波在电离层出现的破碎现象，破碎现象是通过对电离层的电子总含量(TEC)的扰动情况间接获得。本文的研究可作为重力波在电离层传播情况的检测手段。 模拟结果显示，2004年苏门答腊海啸所驱动产生的重力波，传播过程中引发了大气电离层E区的动力学不稳定现象，通过对电离层TEC扰动情况发现，Brunt频率在N250°E方向电离层高度出现了负值，导致了重力波的对流破碎；在N340°E方向上根据V-TEC'扰动波形，出现明显剪切破碎现象。同时发现在N340°E方向，电离层的响应出现在距离震中2200 km处，而在N250°E方向上出现在地震发生后1h，电离层出现对流不稳定的位置距离震中超过700 km，对流不稳定导致了振幅较大的重力波的破碎。 2011年日本海啸的分析可知，海洋深度直接影响着重力波的传播速度，是影响电离层扰动的重要因素，日本海啸东南方向的快波导致了较大的V-TEC'扰动。同时西北方向传播的重力波在模拟结果中发现，在距离震中西北方向上，电离层V-TEC'扰动明显加强，TEC扰动最大值出现在日本海啸发生后约1h，这与卫星观测结果一致，但是模拟结果并没有发现东南和西北两个方向传播的重力波出现破碎现象。 海啸引发的大气重力波在电离层产生较强的扰动，这给海啸预警提供了一种有效的途径，通过对模拟结果分析发现，在海啸发生后4h，由海啸所产生的重力波在东南方向上水平传播距离接近4000 km。
海啸;大气重力波;非线性破碎;数值模拟
南京航空航天大学
硕士
人机与环境工程
余永辉
2017
中文
P731.25;P352
83
2019-03-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）