完整Coriolis力作用下的非线性Rossby波包

在正压流体中,从准地转正压涡度方程出发,运用时空伸长变换和摄动法推导了在完整Coriolis力作用下的非线性Rossby孤立波包振幅的演变满足非齐次非线性Schrodinger方程的结论.结果分析表明,完整Coriolis力中的水平分量对Rossby孤立波产生一定的影响,同时,β效应和地形效应也是诱导Rossby孤立波产生的重要因素.     

Coriolis力作用下的β效应与层结效应的Rossby孤立波

从包含完整Coriolis力的大气运动方程组出发,利用半地转近似导出了β效应、层结效应和地球旋转水平分量f_h共同作用下的非线性Rossby波满足KdV方程以及KdVmKdV方程.结果表明β效应、层结效应和地球旋转水平分量对Rossby的作用.     

完整Coriolis力作用下非线性Rossby波的精确解

从包含完整Coriolis力的Boussinesq近似的斜压大气运动方程组出发,利用半地转近似导出β效应和地球旋转水平分量f_H=2Ωcosφ共同作用下的大气非线性Rossby波动所满足的KdV方程,求得了椭圆余弦波解和孤立波解.结果分析表明,若扰动与纬度有关,Coriolis参数分量f_H将影响波动传播的频率特征,并加强水平散度对斜压Rossby波的作用;如果扰动与纬度无关,则 Coriolis 参数分量f_H的影响消失.     

关于完整Coriolis力和地形作用下非线性Rossby波的研究

从含有完整Coriolis力的地转位涡方程出发,采用合理的赤道β平面近似,利用摄动法和时空伸长变换,推导了具有地形和耗散共同作用下的非线性Rossby波演变规律,其振幅满足非齐次Benjamin-Davis-Ono-Burgers(BDO-Burgers)方程.分析说明了地球旋转水平分量和下垫面对Rossby波演变的影响.当取特殊情况时,本文的结论可以退化为前人的结果.     

完整Coriolis力作用下的二维非线性Rossby波

本文在正压流体中,从包含完整Coriolis参数的准地转位涡方程出发,在弱非线性长波近似下,采用多时空尺度和摄动方法,推导出大气非线性Rossby波振幅演变满足带有地形强迫的非线性Zakharov-Kuznetsov(ZK)-Burgers方程.结果分析表明:地球旋转的水平分量、β效应、地形效应和耗散都是诱导二维Rossby波产生的重要因子.     

缓变地形下β效应的Rossby代数孤立波

正压流体中,从准地转位涡方程出发采用摄动方法和时空伸长变换推导了在缓变地形下β效应的Rossby代数孤立波方程,得到Rossby波振幅满足带有缓变地形非齐次Benjamin-Davis-Ono(BDO)方程的结论.通过分析孤立Rossby波振幅的演变,指出了β效应、地形效应是诱导Rossby孤立波产生的重要因素,说明了在缓变地形强迫效应和非线性作用相平衡的假定下,Rossby孤立波振幅的演变满足非齐次BDO方程,给出在切变基本气流下缓变地形和正压流体中Rossby波的相互作用.     

线性缓变下垫面和耗散共同作用的Rossby孤立波包

本文从正压流体的准地转位涡方程出发,考虑到Rossby波随时间、空间演变的多尺度特性,采用多重尺度和摄动展开的方法推导了在线性缓变下垫面和耗散共同作用下的非线性Rossby波包演变满足推广的非线性Schdinger方程,并得到单个包络的孤立波解.通过分析包络的孤立波解,指出在耗散与下垫面共同作用下,大气中会出现双曲正割形状的Rossby孤立波包.同时得到,在切变基本流存在的情况下,地形强迫和耗散对Rossby包络孤立波的传播速度、波数和频率均有影响的结论.     

正压大气模式中在地形效应和β效应作用下的非线性Rossby包络孤立波

在正压大气模式下,采用多重尺度法研究了基本气流具有弱切变的正压非线性Rossby孤立波包,得到了当波振幅和纬向波数都是缓变情况下Rossby波包振幅的演变满足带有β效应和小尺度地形作用的非线性非齐次Schrdinger方程.说明β效应和地形效应是诱导Rossby包络孤立波的重要因素.     

雅可比椭圆函数在大气和海洋动力学中的应用:二维非线性Rossby波研究

提出了扩展雅可比椭圆函数方法,来求得Petviashvili方程的精确解析解.Petviashvili方程被视为正压准地转位涡度方程的非地转扩展,应用该方法可以得到很多二维非线性Rossby波的周期波解,在取极限情况下,也可以得到二维Rossby孤立子解.     

推广的β平面近似的Rossby孤立波包

研究了在中高纬度下考虑推广的β平面,研究了基本气流具有弱切变的非线性正压Rossby波,得到了偶极子阻塞形成的一个理论及其影响的问题.采用多重尺度法的方法,获得了Rossby波包满足非线性Schr9dinger方程的结果,通过δ效应对波包的波数产生影响,从而对Rossby的频率产生影响.指出:当Rossby波的波数满足k~2/3-Fm~24k~2+4/3F(k为纬向波数,m为经向波数)时,大气中周期Rossby波可以产生调制不稳定,形成包络Rossby孤立波.由于δ效应会对波数产生影响,推广了大气阻塞理论的结果.     

真实基流中非线性Rossby波演变特征(二):能量、结构演变及初始场影响

针对非线性的准地转正压位涡方程,利用自行设计的差分格式和高斯函数拟合得到的真实基流分布,数值研究了线性和非线性Rossby波流场结构和总能量的演变以及初值对总能量演变的影响.发现在非线性的真实基流中,线性和非线性Rossby波的相对总能量出现振荡型增长或衰减,非线性波动的振荡周期明显小于线性波动,非线性项不仅抑制能量的...     

切变基本纬向流中非线性赤道Rossby长波

为了解决观测和理论研究中的一些问题以及更好地了解热带大气动力学 ,有必要进一步研究基本气流的变化对大气中赤道Rossby波动的影响 .本文研究分析基本气流对赤道Rossby长波的影响 ,利用一个简单赤道 β平面浅水模式和摄动法 ,研究纬向基本气流切变中非线性赤道Rossby波 ,推导出在切变基本纬向流中赤道Rossby长波振幅演变所满足的非线性KdV方程并得到其孤立波解 .分析表明 ,孤立波存在的必要条件是基本气流有切变 ,而且基流切变不能太强 ,否则将产生正压不稳定 .     

地形作用下的近赤道非线性Rossby波

本文首次从带有地形的赤道大气基本方程组出发,利用浅水模式近似、半地转近似、Gardner-Morikawa变换以及摂动展开法得到了具有地形效应的赤道非线性波动振幅所满足的Korteweg-de Vries方程,并且利用Jacobi椭圆函数展开法求得非线性方程对应的周期波解和孤立波解,指出地形是产生赤道Rossby孤立波的重要因素.     

N层模式大气中地形效应下的斜压Rossby孤立波

从N层位涡方程出发,无量纲化位涡方程,得到各位面上的位涡方程,在N位面上的涡度方程中考虑地形效应对Rossby孤立波的影响,用约化摄动法和时空伸长变换推导出地形效应作用下的Korteweg-de Vries(KdV)方程,说明地形对斜压Rossby孤立波的产生有重要的影响.     

弱二次切变基本流下地形和β变化的Rossby孤立波

在正压流体中从包含地形的准地转位涡出发,利用行波变换和约化摄动法导出了弱二次切变基本流下β变化和地形共同作用的正压Rossby孤立波振幅满足非齐次KdV方程.并计算了非齐次KdV方程的系数,说明弱二次切变基本气流、β变化和地形对Rossby孤立波的作用.     

具有非线性地形的正压流体中孤立Rossby波的mKdV方程

正压流体中,采用摄动方法将准地转位涡方程推导出地形效应的mKdV方程,得到Rossby波振幅的演变满足地形效应的mKdV方程的结论,说明地形效应是诱导Rossby孤立波的重要因素.     

正压大气模式下具有β效应与地形效应的Rossby孤立波

正压大气模式下,采用摄动方法和时空伸长变换推导了具有β效应、地形效应和耗散的mKdV-Burgers方程,得到Rossby孤立波振幅的演变满足带有β效应,地形与耗散的mKdV-Burgersm方程的结论.说明β效应、地形效应是诱导Rossby孤立波的重要因素.     

Rossby波的螺旋斑图

应用描写大气大尺度运动的准地转方程组，求得了大气Rossby波的三维定常流场以及相应的位温场、涡度场和散度场，其中的三维流场构成了物理空间的一个非线性自治动力系统. 研究表明，Rossby波具有     

真实基流中非线性Rossby波演变特征(一):数值模式设计

针对描述非线性Rossby波的正压准地转位涡方程,设计了一个隐式差分迭代格式,通过数值解与精确解对比的方法,验证了差分迭代格式的精度和稳定性.首先将正压准地转位涡方程简化为Couette流方程,对比了Couette流精确解和数值解,验证了差分格式对线性方程数值计算的精度和稳定性;然后通过构造精确解和修改原方程的方法,验...     

纬向非均匀基流对大气长波调整的作用

大气长波的发展和演变影响着大气的可预报性,并对提高天气预报和气候预测水平有重要的意义.在影响大气长波演变的因子中,除波与波非线性相互作用外,基流的作用也非常重要.本文利用非均匀基本场下Rossby波运动方程,通过数值求解,分析了基本场结构和初始场对Rossby波演变的影响,揭示了纬向非均匀基本场对长波调整的作用.研究结果表明:基流纬向非均匀时,线性Rossby波也会出现长波调整现象,基流随纬向变化是长波发生调整的又一个重要机制;大气长波调整对波动的初始振幅不敏感,但基本场振幅影响着长波调整能否出现和出现的时间;基本场纬向平均西风基流的大小除影响波动传播的速度和方向外,还影响长波调整出现的时间和规律;长波调整的出现还与基本场和初始场的结构有关,不同基本场时,波动是否发生调整、向高波数还是向低波数调整都决定于基本场结构,相同基本场时,不同初始结构的波动也有着不同的演变过程.