A new wave-vortex decomposition method for one-dimensional spectra

一种新的一维谱波涡分解方法

基本信息

  • 批准号:
    1516324
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 33.85万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2015
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2015-09-15 至 2019-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

BuhlerDMS-1516324 This project systematically extends a recently discovered data analysis method that allows a precise wave-vortex decomposition of flow measurements along a fast-moving aircraft, ship, or satellite trajectory. Such a decomposition is crucial for the understanding of the observed data in many cases, especially in atmosphere and ocean fluid dynamics, where we are often presented with a complex jigsaw puzzle of waves and vortices far beyond the threshold of our contemporary simulation and observation tools. For example, this is highly relevant for extracting the maximum value out of expensive measurements obtained by aircraft, ships, and satellite-based remote sensing. The method plays fundamentally into our understanding of difficult fluid-mechanical processes that are highly relevant for climate dynamics. Graduate students are included in the work of the project. The new method is generally applicable to any fluid mechanical problem that involves stable stratification and/or Coriolis forces due to background rotation. Preliminary results with the new technique have been promising, but the technique is limited by a number of restrictive assumptions that had to be made to derive it cleanly. These include assumptions about horizontal isotropy and three-dimensional spatial homogeneity of the data as well as an assumed lack of statistical correlations between waves and vortices. The present project seeks to remove these restrictions, to make the new technique much more broadly applicable. This is achieved through a combination of theoretical analysis, modelling, and numerical simulation, as well as comparison and testing with real data from the atmosphere and ocean. Graduate students are included in the work of the project.
BuhlerDMS-1516324 该项目系统地扩展了最近发现的数据分析方法,该方法允许对沿着快速移动的飞机、船舶或卫星轨迹的流量测量进行精确的波涡分解。 在许多情况下,这种分解对于理解观测数据至关重要,特别是在大气和海洋流体动力学中,我们经常遇到复杂的波浪和涡流拼图,远远超出了当代模拟和观测工具的阈值。 例如,这对于从飞机、船舶和卫星遥感获得的昂贵测量中提取最大值非常相关。 该方法从根本上帮助我们理解与气候动力学高度相关的困难流体机械过程。 研究生参与该项目的工作。 新方法通常适用于涉及稳定分层和/或由于背景旋转而产生的科里奥利力的任何流体机械问题。 这项新技术的初步结果很有希望,但该技术受到许多限制性假设的限制,必须做出明确的推导。 这些包括关于数据的水平各向同性和三维空间均匀性的假设,以及假设波和涡旋之间缺乏统计相关性。 本项目旨在消除这些限制,使新技术得到更广泛的应用。 这是通过理论分析、建模和数值模拟相结合,以及与来自大气和海洋的真实数据的比较和测试来实现的。 研究生参与该项目的工作。

项目成果

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