Specific evanescent acoustic-gravity modes in isothermal atmosphere
我们证明了在等温大气中存在一族四种特定的倏逝波样式。这些模式是流体动力学方程的线性系统的解，相对于扰动量-水平和垂直分量的速度，密度和温度，只要其中之一等于零。这样的条件排除了自由传播，并导致特定的倏逝模式，即兰姆波，非传播的Brunt-Väisälä振荡，非发散（f模式）和非弹性（$γ$模式）。在此基础上，这些指示模式形成了等温大气中的消逝模式族。还包括和分析了倏逝模的偏振关系。在太阳和地球大气层的观测识别这些模式的可能性被认为是。
2021-11-16 physics.ao-ph
Effects of Coriolis force on the nonlinear interactions of acoustic-gravity waves in the atmosphere
考虑科里奥利力的影响，重新讨论了大气中声-重力波的非线性理论。以前的理论在文献[物理。\textbf{90}（2015）055001]为高级。从一组经科里奥利力修正的流体方程出发，导出了反映高频声重力波（AGW）和低频重力内波（IGW）耦合的一般线性频散关系。IGW的频率被地球的角速度增强。后者也显着修改的非线性耦合的AGW和IGW的演化所描述的Zakharov方法以及Wigner-Moyal形式主义。简要地讨论了AGW和两个等效的演化方程修改的科里奥利力的后果。
2021-07-10 physics.ao-ph physics.geo-ph
Frequency Characteristics Of Acoustic-Gravity Eigenwaves Of The Nonadiabatic Atmosphere
本文的主要目的是从绝热性的角度来解释大气衰减过程的基本机制，并研究非绝热性对不同高度大气本征模摆动的影响。对频散方程进行了求解，得到了声波和重力波的频散曲线。探讨了在不同高度大气中本征模的增长增量。非绝热大气中声-重力波（AGW）的声学和重力分支的频率（实部）与低海拔相同波矢量的绝热模型的频率一致，随高度平稳下降。与绝热模型预测的相速度相比，在实际大气中较大高度处，这导致两个分支的相速度减小。
2011-08-16 math-ph math.MP physics.ao-ph
Noise generation in the solid Earth, oceans, and atmosphere, from non-linear interacting surface gravity waves in finite depth
海洋压力测量，即使在非常深的水中，以及来自地球上任何地方的大气压力或地震记录，都包含主要周期在3秒和10秒之间的噪声，据信这些噪声是由海洋表面重力波激发的。这种噪声的大部分由非线性波-波相互作用机制来解释，并采取表面重力波、声波或地震波的形式。以前的理论工作地震噪声集中在表面（瑞利）波，并没有考虑有限深度的影响，产生波运动学。这些有限深度的影响在这里介绍，这需要考虑的直接波在海底引起的压力，以前被忽视的背景下的地震噪声的贡献。这种贡献可以导致地震噪声源的显著减少，这对于大于10 s的噪声周期特别相关。该理论适用于大气中的声波，扩展了以前仅限于垂直传播的理论。最后，将噪声产生理论推广到瑞利波以外，首次给出了地震体波源的定量表达式。在慢相速度的海浪强迫的限制，得到已知的和验证良好的重力波的结果，这是以前推导出的不可压缩的海洋。声学、声重力和地震模式的噪声源由零波数附近相同波致压力场的特定模式放大给出。
2012-10-29 physics.ao-ph
Clear skies ahead: characterizing atmospheric gravity gradient noise for vertical atom interferometers
本研究表征了垂直原子干涉仪的大气重力梯度噪声，评估了地下放置的降噪效果，推导了大气压力GGN的高低噪声模型并估算温度GGN范围，指出其影响与地震噪声相当，对未来实验站点选择和噪声监测具有重要意义。
2025-03-24 gr-qc hep-ph physics.ao-ph
Finetuning AI Foundation Models to Develop Subgrid-Scale Parameterizations: A Case Study on Atmospheric Gravity Waves
本研究通过微调23亿参数的Prithvi WxC基础模型构建大气重力波参数化方案，性能优于Attention U-Net基线，证明基础模型可用于开发更准确的气候过程参数化方案。
2025-09-04 cs.LG physics.ao-ph
The occurrence of internal gravity waves and volumetric acoustic oscillations in the atmosphere
中尺度波动过程是对流层和平流层之间能量交换的一种传输机制，因为对流层顶阻挡了这种交换。重力内波是大气中的主要波动过程。然而，对IGW发生过程的解释不能被认为是充分证实的，因为受初始扰动影响的选定空气团出现的原因尚不清楚。波过程检测实验的数据表明，不仅在锋面或其他扰动通过期间，而且在良好天气下，存在明显的振荡运动。作为IGW的替代方案，我考虑了由于在大气中形成声谐振器而产生体积声振荡的可能过程。形成这种振荡的可能性很高，因为它们不需要大气参数出现急剧变化。
2022-12-21 physics.ao-ph physics.flu-dyn physics.geo-ph
Investigating the Relationship between Simulation Parameters and Flow Variables in Simulating Atmospheric Gravity Waves in Wind Energy Applications
本文通过系统性大涡模拟研究风电场诱发大气重力波，揭示计算域尺寸和Rayleigh阻尼层设置主要取决于Froude数，并提出以有效波长为长度尺度、按Brunt-Väisälä频率缩放阻尼系数的方法。
2024-03-22 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Atmospheric Gravity Perturbations Measured by Ground-Based Interferometer with Suspended Mirrors
本文讨论了利用大型激光干涉引力波天线进行地球物理测量的可能性。具有悬挂反射镜的干涉仪可以用作梯度计，测量作用在空间分离的悬浮体上的重力矢量之间的角度的变化。我们分析了大气噪声对这种测量可行性的限制。两个模型的大气调用：一个安静的大气与流体静力学耦合的压力和密度和动态模型的密度异常（气旋）的移动区域。这两种模式导致类似的结论，数值因子。除了采用静力近似外，我们还利用湍流大气模型和压力涨落谱f^{-7/3}，在更高的频率域（10 Hz）研究了牛顿噪声，为现代引力波探测器预测了引力噪声背景。我们的估计表明，这可能对实现这些项目造成严重问题。最后，对实际大气数据进行了空间分离摆角起伏的计算机模拟，给出了在频率10^{-4} Hz时的水平估计为10^{-11} rad/sqrt（Hz）。这看起来很有希望测量弱重力效应，如地球内核振荡。
2002-12-30 gr-qc physics.ao-ph physics.ins-det
Propagation of acoustic-gravity waves in non-uniform wind flows of the polar atmosphere
针对极地大气中声重力波与风场的关联，本文建立考虑空间非均匀风场的流体动力学方程，通过变量代换分离背景参数与惯性力效应，推导出振幅随风速和传播方向变化的解析关系，并与卫星观测吻合。
2023-11-08 physics.ao-ph
Dust storm-enhanced gravity wave activity in the Martian thermosphere observed by MAVEN and implication for atmospheric escape
低层大气的全球沙尘暴影响着整个火星大气的小尺度和大尺度天气和变化。对美国宇航局火星大气挥发物演变（MAVEN）航天器上中性气体和离子质谱仪（NGIMS）的CO $_2$密度数据的分析显示，在2018年主要沙尘暴期间，热层中GW引起的密度波动显着增加，具有不同的纬度和当地时间变化。在风暴期间，平均热层GW活动增加了两倍。相对密度扰动的幅度平均约为20%，局部为40%。一个半月后，GW活动逐渐减少。火星热层温度扰动的增强可以促进大气逃逸。我们首次估计，对于20%和40%的GW引起的扰动，氢的Jeans逃逸通量的净增加分别是1.3和2倍。
2021-01-19 astro-ph.EP physics.ao-ph physics.flu-dyn
Impact of geometry on 1D molecular-kinetics simulations of acoustic-gravity wave propagation into the exosphere
Howard University（霍华德大学）；Hampton University（汉普顿大学）；Royal Institute of Technology（皇家理工学院）；University of Virginia（弗吉尼亚大学）
研究发现，径向几何结构能减少声学重力波传播时的加热效应，相较于笛卡尔模型，DSMC模拟显示曲率效应在热层加热和大气逃逸估算中至关重要。
2025-12-11 astro-ph.EP physics.ao-ph
Observation of atmospheric gravity waves using a Raspberry Pi camera module on board the International Space Station
我们使用安装在国际空间站（ISS）哥伦布模块窗口上的可见光相机并由Raspberry Pi计算机控制，识别和计算了云中大气重力波的水平波长。该实验是在Astro Pi挑战赛的背景下设计的，这是欧空局与Raspberry Pi基金会合作运行的一个项目，允许学生有机会编写在国际空间站执行的代码。开发了一个代码，以最大限度地提高国际空间站绕地球运行时捕获云层图像的概率。必须满足几个限制，如实验持续时间限制（3小时）和最大数据大小（3千兆字节）。在收到国际空间站的数据后，在北半球不同区域观测到水平波长在1.0至4.7公里范围内的小尺度重力波。
2021-06-12 physics.ao-ph physics.ed-ph physics.geo-ph
The relationship between atmospheric stratification and internal wave processes
Central Aerological Observatory（中央气象观测站）
研究通过探测大气中的波动，利用内重力波频率计算层结参数，并与探空数据对比验证。
2026-06-03 physics.ao-ph physics.geo-ph
Comparison of the deep atmospheric dynamics of Jupiter and Saturn in light of the Juno and Cassini gravity measurements
木星和土星上观测到的东西向气流的性质和结构一直是行星科学中持续时间最长的谜团之一。最近，由于朱诺号木星任务和卡西尼号土星任务的大结局提供了精确的重力测量结果，这个谜团已经被揭开。这两个实验碰巧发生在同一时间，允许确定两颗行星上纬向流的垂直和纬向剖面。本文根据这两个实验的新数据对气体巨星上的纬向喷流问题进行了评述。重力测量不仅可以限制喷流的深度，得出的结论是，喷流分别在木星和土星上观测到的云层下方延伸约3000和9000公里，而且还可以深入了解控制这些纬向流的机制。具体来说，对于这两颗行星，这个深度对应于电导率在1 S/m数量级内的深度，这意味着磁场可能在阻尼纬向流中起着关键作用。
2019-08-26 astro-ph.EP physics.ao-ph physics.flu-dyn
A Numerical Study of Methods for Moist Atmospheric Flows: Compressible Equations
我们研究了两种常见的数值技术，在解决完全可压缩欧拉方程的背景下，在大气流动中的可逆湿过程集成。第一种是一个一步，耦合技术的基础上使用适当的不变变量，使条款所产生的相位变化被消除的控制方程。在第二种方法中，其为两步方案，使用用于液态水和蒸汽水的单独的传输方程，并且在第一步中不允许水蒸气和液态水之间的转换，而在第二步中，执行饱和度调节过程，该饱和度调节过程基于Clausius-Clapeyron公式将水正确地分配到其两相中。我们描述的数值技术首先通过比较一个行之有效的基准问题进行验证。特别注意的是，然后支付给改变的时间尺度的影响，在湿变量调整到饱和度的要求，在两个不同的变化的两步计划。这项研究的动机是这样一个事实，即当声学模式分别集成在时间（忽略相变相关的现象），或隔音方程集成时，施加饱和度调整的时间尺度通常是远远大于与声学相关的数值。
2014-07-15 math.AP physics.ao-ph physics.flu-dyn
Along-trajectory acoustic signal variations observed during the hypersonic reentry of the OSIRIS-REx Sample Return Capsule
本研究利用39个地面次声传感器观测OSIRIS-REx返回舱再入信号，发现信号幅度和周期强烈依赖源高度，源高度为44-62公里，表明受控再入有助于改进大气进入模型和行星防御方法。
2025-03-25 astro-ph.EP astro-ph.IM physics.ao-ph
Influence of temperature-dependent density inhomogeneity on the stability of atmospheric stratified fluids
本文修正既有大气层结稳定性理论，分析0至50 km低层大气中热膨胀引起的温度相关密度非均匀性，给出修正的Brunt-Väisälä频率、新失稳条件及其对对流失稳和增长率的影响。
2024-07-05 physics.ao-ph physics.flu-dyn physics.space-ph
Transition from geostrophic flows to inertia-gravity waves in the spectrum of a differentially heated rotating annulus experiment
惯性重力波在地球大气动力学中起着重要的作用，它向上传播时会产生能量和动量通量。一个悬而未决的问题是在多大程度上IGWs有助于总能量和平坦化的能量谱观察到的中尺度。在这项工作中，我们提出了一个实验研究的能量分配之间的大尺度平衡流和小尺度不平衡流。在差热旋转环实验中，观测到斜压喷流发射的弱非线性IGW。与大气谱相似，实验动能谱揭示了典型的分为两个不同的制度与斜率$k^{-3}$为大尺度和$k^{-5/3}$为小尺度的细分。通过将光谱分离为涡旋和波分量，可以看出，在中尺度的大尺度端，实验中观察到的重力波导致光谱变平，并提供了大部分能量。在较小的尺度上，我们的数据分析表明，一个过渡到湍流制度的前向能量级联的扩散过程中发生的耗散。
2020-04-08 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Coupled dynamics of chiral waves and gyroscopic systems with applications to atmospheric phenomena
本文提出手性引力弹性波概念，通过陀螺摆系统分析其与赤道波及行星波的联系，揭示旋转体取向、重力和科里奥利力对波形与波导的控制作用。
2025-02-12 physics.ao-ph physics.class-ph
Machine Learning Global Simulation of Nonlocal Gravity Wave Propagation
Stanford University（斯坦福大学）；The University of Alabama in Huntsville（阿拉巴马大学亨茨维尔分校）；NASA Marshall Space Flight Center（NASA马歇尔太空飞行中心）
研究提出基于Attention U-Net架构的机器学习模型，利用WINDSET数据集首次实现大气重力波通量的全球非局部模拟，克服了传统单柱参数化忽略水平演变的缺陷。
2024-11-13 cs.LG physics.ao-ph physics.flu-dyn
