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A numerical model for solving the linearized gravity-wave equations by a multilayer method

Doicu, Alexandru und Efremenko, Dmitry und Trautmann, Thomas (2026) A numerical model for solving the linearized gravity-wave equations by a multilayer method. Annales Geophysicae, 44 (2), Seiten 655-688. Copernicus Publications. doi: 10.5194/angeo-44-655-2026. ISSN 0992-7689.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
2MB

Offizielle URL: https://dx.doi.org/10.5194/angeo-44-655-2026

Kurzfassung

We developed a numerical model for solving the linearized gravity-wave equations using a multilayer approach that explicitly accounts for viscosity, thermal conduction, and ion drag. The solution strategy is based on a matrix-exponential formalism and comprises two classes of methods: global matrix methods and scattering matrix methods. The model supports both single-frequency waves and time-dependent wave packets. Particular emphasis is placed on the global matrix method, which exploits the structured form of the multilayer system to achieve high computational efficiency while maintaining numerical accuracy. Numerical experiments demonstrate that all methods yield identical accuracy, although the global matrix method is significantly more efficient than the scattering matrix method, especially for time-dependent wave packets. The impact of ion drag on wave characteristics is quantified within this framework. The implementation is freely available as open-source code at https://github.com/AlexandruDoicu/Gravity-Waves (last access: 1 June 2026) and https://doi.org/10.5281/zenodo.21410453 (Doicu and Efremenko, 2026).

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/226129/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:A numerical model for solving the linearized gravity-wave equations by a multilayer method
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Doicu, AlexandruIndependent researcherNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Efremenko, DmitryDmitry.Efremenko (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Trautmann, ThomasThomas.Trautmann (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2026
Erschienen in:Annales Geophysicae
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:44
DOI:10.5194/angeo-44-655-2026
Seitenbereich:Seiten 655-688
Verlag:Copernicus Publications
ISSN:0992-7689
Status:veröffentlicht
Stichwörter:gravity wave, matrix exponential
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erdbeobachtung
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EO - Erdbeobachtung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Optische Fernerkundung
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Methodik der Fernerkundung > Atmosphärenprozessoren
Hinterlegt von: Efremenko, Dr Dmitry
Hinterlegt am:14 Aug 2026 09:32
Letzte Änderung:14 Aug 2026 09:32

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