非线性正压Rossby波的精确解

本文从半地转近似下的正压大气运动方程组出发,导出了非线性正压Rossby波所精确满足的KdV方程,求得了椭圆余弦波解和孤立波解,并讨论了非线性波动的波速公式及其振幅与其它波参数间的关系。同时指出,在对大气模式进行数学简化时必须尽可能保证原模式所具有的一些守恒关系,否则有可能使原问题的解受到歪曲。     

大气中的惯性重力内波作用密度守恒性

陈英仪等将大气中的波作用密度与稳定度问题联系在一起,阐述了 Rossby 波的稳定度和一些参数的关系,从而说明了波作用密度研究的重要性。本文采用 WK B 方法导出大气中惯性重力内波的波作用密度守恒。     

平流层大气动力学及其与对流层大气相互作用的研究:进展与问题

本文综述了近年来关于平流层大气动力学及其与对流层大气相互作用动力过程的研究进展,特别是回顾了近年来关于平流层大气环流和行星波动力学、热带平流层大气波动及其与基本气流相互作用、平流层大气环流变异对对流层环流和气候变异的影响及其动力过程、平流层大气数值模拟以及在全球变暖背景下平流层大气的长期演变趋势预估等的研究进展。最近的研究揭示了大气准定常行星波传播波导的振荡现象、重力波在热带平流层准两年振荡和全球物质输送中的作用、平流层长期的变冷趋势变化、平流层在对流层天气和气候变化中的作用等现象,表明了平流层大气动力学研究的重要性。平流层大气动力学的深入研究,以及对数值模式中平流层模拟性能的提高,最终都会推动整个大气科学和气候变化研究的进一步发展。     

对流云街激发的重力波和波动阻力

大气边界层中的对流活动,可以在其上部稳定层中激发出重力波,并引起垂直动量输送,影响到对流层和平流层中的动量平衡过程.从二层模式中大气波动方程的线性解出发,得出了对流云街激发的重力波波阻解析表达式,并讨论了大气条件对波阻的影响.这些分析可有助于大气环流模式(GCM)中此类重力波波阻参数化表达式的建立和改进.     

旋转正压大气中的非线性Schrdinger方程和大气阻塞

本文利用WKB方法导出了旋转正压大气中的非线性Rossby波所满足的立方Schrodinger方程,指出在1≤m≤2的情况下,非线性Schrodinger方程具有包络孤立波解,同时我们还对大气中的包络Rossby孤立波的流场进行了计算,结果得到了阻塞高压和切断低压等结构,并且这些阻塞系统能够维持五天以上。     

旋转正压大气中的非线性Schrödinger方程和大气阻塞

本文利用WKB方法导出了旋转正压大气中的非线性Rossby波所满足的立方Schrödinger方程,指出在1≤m≤2的情况下,非线性Schrödinger方程具有包络孤立波解,同时我们还对大气中的包络Rossby孤立波的流场进行了计算,结果得到了阻塞高压和切断低压等结构,并且这些阻塞系统能够维持五天以上。     

旋转正压大气中的非线性Schrödinger方程和大气阻塞

本文利用WKB方法导出了旋转正压大气中的非线性Rossby波所满足的立方Schrödinger方程,指出在1≤m≤2的情况下,非线性Schrödinger方程具有包络孤立波解,同时我们还对大气中的包络Rossby孤立波的流场进行了计算,结果得到了阻塞高压和切断低压等结构,并且这些阻塞系统能够维持五天以上。     

一个五层大气环流模式动力学框架的正压RH波检验

本文从大气动力学和热力学的原始方程出发,在参考外来模式的前提下,自行设计了一个五层的全球大气环流谱模式,并在干绝热无摩擦条件下对模式进行了传统的正压RH 波检验。旨在判定所设计的谱模式动力学框架性能的好坏。试验结果表明,此模式的干绝热动力学框架设计体现了一般模式所具有的可靠性。     

简单热带海气耦合模式中的耦合波及其不稳定性（II）

为了分析热带海气耦合系统中不稳定扰动究竟由哪种自由波占主导地位，根据本文第I部分提出的热带海气耦合模式，讨论了取耦合系统中不同的径向模时耦合波的性质，即分别讨论了大气长Rossby波和海洋长Rossby波、大气Kelvin波和海洋长Rossby波、大气长Rossby波和海洋Kelvin波的耦合波以及考虑了大气和海洋中所有这些波动时耦合波的性质。结果指出，这些耦合波对海气耦合模式中参数的取值很敏感，不同的参数可以产生性质不同的耦合波。本文的结果也说明了海气耦合系统的性质与热带大气的性质和结构有很大关系。     

层结切变流中的Rossby波的稳定度

Rossby波的稳定度问题是大气动力学的中心问题之一,这方面的研究工作已有很多。早期,文献[1-4,9]采用标准波型法对此问题作了开创性的研究,得到了许多重要结论。如,有关不稳定的判据,稳定波和不稳定波的结构,以及它们对维持大气环流所起的作用等。近些年来,文献[5—8]应用WKB方法和波包波作用量概念研究了缓变介质中的Rossby波的发展演变问题,发现:Rossby波     

一类非线性海气耦合波的研究

建立了一类非线性海气耦合波的模式,并用该模式作了解析研究,讨论了该类海气耦合波的存在条件,发现当海气耦合较强时分别存在以海洋为主导方面及以大气为主导方面的两支海气耦合波,而耦合较弱时则仅有前者存在。还求得了该模式中该类海气耦合波的椭圆余弦波解及孤立波解,并对以海洋为主导的海气耦合波的性质作了讨论,认为海气相互作用耦合也是产生大气季节内振荡的机制之一。     

层结大气中非线性椭圆余弦波和孤立波的研究

在前文采用半地转近似和行波法来研究层结大气中的非线性波动的基础上,进一步探讨非线性方程及其级数近似方程的解的稳定性,波动解的存在条件和波动的一些特征。研究指出,在平衡点附近,将非线性方程用其级数近似方程代替是可行的、合理的。在初始拟能满足一定的条件下,椭圆余弦波和孤立波是存在的。文中还求得了椭圆余弦波解的周期、ｘ向波长和振幅以及孤立波的宽度和振幅。并指出,孤立波的宽度和振幅不但与波速有关,还与β因子和层结稳定度有关,而且在相同的某条件下,西行的混合Ｒｏｓｓｂｙ－重力孤立波比起东行的惯性重力孤立波来,宽度要小但振幅却大。     

大地形与正压Rossby孤立波

文中讨论了地形对正压Rossby孤立波的影响,指出,当基本气流没有切变时,地形是产生Rossby孤立波的重要因子;不同高度的地形,其作用有很大的不同;计算得到了两类不同的孤立波流型。     

地球大气行星波的螺旋结构

本文从描写大气大尺度运动的动力方程组出发,讨论了地球大气行星波的螺旋结构,给出了这种螺旋结构的“宏图”,指出:(1)螺旋状的行星波在整个大气三度空间都存在;(2)准水平面上的行星波是对数螺旋结构,这种行星波在垂直方向上也呈对数螺旋分布;(3)螺旋行星波存在一个相速条件(即存在范围),它的形状与波位相速紧密相关,而且它有频散作用;(4)螺旋波的形成,主要由于南北方向和垂直方向空气的较差转动及Coriolis参数随纬度的变化。     

Baroclinic solitary waves with radial symmetry

A model for the structure and motion of baroclinic solitary waves in the atmosphere or ocean is presented. Like gravity wave solitons, these planetary wave solutions are both weakly nonlinear and weakly dispersive. The dispersion effects, induced by β, are small because the scale of the wave is large compared to the deformation radius. The steepening effects are provided by the interaction of the wave with exterior mean shear flow, which may be either barotropic or baroclinic. The solutions have two properties which suggest that such theories may be useful in modelling solitary disturbances in the atmosphere or ocean: radial symmetry and fluid speeds which exceed the phase speed of the wave itself. As an example, we apply the model to Gulf Stream Rings.     

中性和不稳定层结大气的孤立行波精确解

通过研究二维准动量无辐散、无摩擦层结大气非线性方程组的行波解问题证明，非线性行波解的本质属性是由参数ｂ的符号性质决定的。当ｂ＞０时，为周期解，其周期与相应的线性周期解的周期相等；当ｂ≤０时，为孤立波解。给出了一般行波解的解析表达式。并细致地研究了中性和不稳定层结大气中的孤立行波的特征，发现中性和不稳定层结大气中存在具有类似于飑线结构特征的孤立波。指出了中性和不稳定层结大气中的一般孤立行波物理量的分布特征。     

The Boussinesq-BO equation for algebraic gravity solitary waves in baroclinic atmosphere and the research of squall lines formation mechanism

The gravity solitary waves are a kind of waves which are caused by the disturbance of static equilibrium. The nonlinearity concentration of the gravity solitary waves makes the energy assemble together and forms disastrous weather phenomena, such as squall lines. By the calculation condition and theoretical method limit, previous studies tried hard to reduce the variable numbers and discussed the gravity solitary waves in barotropic atmosphere, but the baroclinic problem of atmosphere is inevitable topic. In this paper, from the basic kinetic equations in baroclinic non-static equilibrium atmosphere, by using multi-scale analysis and perturbation method, a new model is derived to describe the algebraic gravity solitary waves, we call it Boussinesq-BO equation. Comparing with the former models, the Boussinesq-BO model can describe the propagation process of waves in two directions and is more suitable for the real atmosphere condition. With the help of the trial function method, an exact solution of Boussinesq-BO equation is obtained and the fission property of algebraic gravity solitary waves is discussed. Finally, we can find that the fission of algebraic gravity solitary waves is also a possible formation mechanism of squall lines.     

均匀基流中非线性行波解的稳定性及其存在条件

本文利用地转动量近似＾「１」并结合行波解的方法,研究了均匀基本气流中的层结大气非线性波动,首先由绝热无磨擦的闭合方程组导得关于垂直Ｐ速度的单一变量的非线性方程,然后讨论了非线性方程解的稳定性,并求得近似的非线性方程的椭圆余弦波和孤立波解及其存在条件。     

正压大气中的代数Rossby孤立波

本文研究了基本气流具有线性弱切变的非线性Rossby波,得到了一个非线性发展方程为Kubota方程,在一定的条件下,可变为Benjamin-Ono方程,并指出当代数Rossby孤立波的振幅越大时,代数Rossby孤立波的传播速度越小,基流切变越强,代数Rossby孤立波越慢,同时我们还指出在代数Rossby孤立波的振幅满足一定的条件下,代数Rossby孤立波才随纬度的增高(β减小)而减慢。并且代数Rossby孤立波的结构与大气中的偶极子阻塞是一致的。