二维能量平衡模式中极冰对气候的影响——解的稳定性分析(一)

本文从理论上分析了二维能量平衡气候模式解的稳定性。结果表明,解的上分支,即冰界随太阳常数增加而北移的解是稳定的;而解的下分支,即冰界随太阳常数增加而南移的解是不稳定的。由于现在地球上的气候是处在解的上分支,所以可以认为,现在气候状态是稳定的。     

对流边界层的Lyapounov稳定性分析

针对一个简单的大气边界层干热对流模式,根据耗散结构理论及Ｌｙａｐｏｕｎｏｖ第二稳定性理论,分析了热对流边界层的热力学和动力学稳定性,并将二者结合构造了一个广义Ｌｙａｐｏｕｎｏｖ函数,进而在小扰动下给出了边界层的非平衡定态（参考态）发生不稳定的临界Ｒａｙｌｅｉｇｈ数和对流得以发展的临界浮力加速度。数值试验结果与理论分析一致。     

中国西北大气沙尘光学特性的数值试验

利用 1991年 2月下旬～ 5月中旬HEIFE张掖和沙漠站的大气浑浊度观测、地面辐射观测及同期卫星资料 ,借助NCARCCM 3中的辐射模式CRM ,模拟估算了我国西北大气沙尘气溶胶的部分光学参数 ,单次散射反照率 (ω0 )和光学厚度比 [k(τλ=8～ 14 /τλ=0 .55) ]。计算结果表明 ,清洁天ω0 和k(τλ =8～ 14 /(τλ =0 .55)在沙漠和绿洲均为 0 .94和 0 .1;浑浊天ω0 在绿洲为 0 .90 ,沙漠为 0 .84 ;k(τλ=8～ 14 /τλ =0 .55)在绿洲为 0 .3 ,沙漠为 0 .4。在气候模式中 ,可将我国西部沙尘源区大气沙尘的ω0 和k(τλ =8～ 14 /τλ=0 .55)分别取为 0 .88和 0 .3。     

金塔绿洲农田下垫面温湿度的非相似性分析北大核心CSCD

利用2005年金塔绿洲的湍流资料分析了金塔绿洲农田下垫面上温度和湿度的非相似性。结果表明,低层风速较小和高层风速介于2~4m·s^(-1)时,温度和湿度标量的相似性较大,且温湿度的相似性随稳定度向近中性条件偏移而减小;R_(Tq)(n)和λ_((n))分别在频率域10^(-2)相似文献   

非绝热加热对赤道地区平均纬向环流的作用——非线性响应

本文设计了一个两层非线性原始方程模式,做低谱展开,求出非线性方程组的解;讨论了在外参数变化情况下解及其相应环流的演变;并与线性响应作了对比。此外,还讨论了定常解的稳定性。 主要结论是:(1)非绝热加热各分量在非线性响应中能强迫出更为接近实际的赤道地区平均纬圈环流圈。(2)在非线性响应中,潜热加热对纬圈环流的作用是最主要的。随着外参数——湿度的变化,解出现突变现象,其对应的赤道地区平均纬圈环流从一个定常态变到另一个定常态;其中对流潜热的作用最为明显,感热加热的作用是次要的。(3)在非线性响应和线性响应中,辐射加热对环流的作用不同;潜热加热对环流的作用相似,但在前者中它要强得多。      

层结切变流体非线性惯性重力内波的稳定性

本文从层结切变流体的非线性惯性重力内波的方程组出发,设解为行波的形式并将非线性项在平衡点附近作Taylor展开,导得了两个变量的一阶自治动力系统的常微分方程组。应用常微分方程的稳定性理论,讨论了惯性重力内波的稳定性。分析指出:在考虑了速度垂直切变和非线性作用后,惯性重力内波的稳定性发生了变化,当LL_0时是稳定的结论只是在时才是正确的,当时,L_0~2<0和L>L_0成为不稳定的条件。 本文还讨论了某些条件下非线性惯性重力内波的解析解。     

波流相互作用的大气系统中振荡模态的分析

把经验模态分解(EMD)方法用于波流相互作用的大气动力系统,对不同系统状态的流甬数解序列求其本征模态函数(IMF)分量,分析系统状态与IMF之间的关系,揭示流甬数的振荡结构.结果表明:随着系统的复杂性增大,构成解序列的IMF分量的个数相应增多.对于系统的定常态(Hadley流),每个流函数ψ分量的各个IMF分量都趋于零均值线;对于周期态(Rosssby流),ψ分量由1个周期性的高频IMF分量构成;对于振荡态,分量主要由2-3个较高频IMF分量构成;对于非周期流,ψ分量由多个非周期的IMF分量构成;对于周期-非周期状态,其本征模态有的有周期性,有的没有周期性.低频IMF分量表现ψ序列的长时间尺度的变化.     

中国各流域水量平衡的初步分析

在本文中作者制作了我国东半部水量平衡三要素的分布图,并进行了扼要的分析和讨论。各地的多年平均降水量(r)是根据实际观测的数据。多年平均自然蒸发量(z)的数值是根据下列布德科公式计算得来的(参考文献[6]):z=[R_0r/LthrL/R_0(1-chR_0/rL+shR_0/Lr)]~(1/2),式中 th,ch,sh 各代表双曲线正切、余弦及正弦;而 R_0/L=z_0是代表水源不缺条件下湿润地面的最大可能蒸发量,其数值根据作者前文(文献[1])计算的结果。多年平均迳流量(f)则根据水量平衡方程 f=r-z 间接求得。除了计算年蒸发量的分布以外,本文还计算出各季蒸发量的数值,但其精确度自然不及年量的计算。在本文中,还按17个不同流域进行水量平衡的计算和讨论,并绘成多年平均年迳流系数分布图一幅,其结果可与文献[9]相比较。     

斜压大气中尺度扰动的有限振幅对称不稳定

本文通过一个非地转、非静力的Eady模式讨论了斜压粘性流中的非线性对称不稳定。采用具有常值水平和垂直切变的基本场,考虑扰动沿基本气流方向不变,应用摄动方法,得到了非线性情况下扰动振幅的特性方程。结果表明,当δ>0时(δ是进行稳定性分析时所选取的无量纲小参数),振幅|A(T)|存在两个有意义的平衡点|A|_(b1)=0和|A|_(b2)=(-μ_2/μ_1)~(1/2)(μ_1,μ_2是和流体性质、区域大小以及波参数有关的量),|A|_(b1)为不稳定平衡点,|A|_(b2)为稳定平衡点。因此,不论初态如何,终态都趋于稳定平衡点,出现有限振幅现象。当δ<0时,振幅|A(T)|仅有一个有意义的平衡点|A|_(b1)=0,且为稳定平衡点。线性分析所得结果为非线性结果的特例。     

风海流方程低谱模式的多态解问题(一)

本文研究一个带强迫、耗散的非线性准地转海流方程四系数谱模式的定常解及其稳定性问题。指出当风应力项充分强且摩擦系数足够小时,该定常方程有多态解存在,而在其它情形下只存在唯一的稳定解。文中还指出,对于有三个解出现的情形,其中有一个解总是不稳定的;另一个是带有大振幅第一分量的解,由于非线性项起着很大的控制作用,使得该解总是稳定的;第三个是Sverdrup解,它可能是稳定的,也可能是不稳定的。此外,通过对方程进行数值计算还揭示了稳定解对参数R和ε的依赖状况。     

发展方程的非线性计算不稳定问题

进一步讨论了有关非线性不稳定的一些问题,其主要内容有： １．考察了有代表性的三类发展方程,指出其对应的差分格式是否出现非线性计算不稳定,与原微分方程解的性质密切相关。 ２．进一步讨论了带周期边条件的守恒型差分格式的非线性计算稳定性问题,总结了克服非线性不稳定的有效措施。 ３．以非线性平流方程为例,着重分析了带非周期边条件的非守恒差分格式的非线性计算稳定性问题,给出了判别其计算稳定性的“综合分析判别法”。     

大地形与扰动的不稳定

本文分两部分。第一部分,讨论地形对于正压扰动稳定性的影响,指出造成不稳定的必要条件是:(d~2u/dy~2)-β-fA(dh/dy)=0,其中u是基流,h是地形高度。此外,尚讨论了振幅随时间的增长率,不稳定扰动移速等问题。第二部分,讨论了地形对于斜压扰动的稳定性的影响,指出在斜压大气中,地形的作用较正压大气显得更加重要。     

三层模型背风波的计算分析和数值模拟

本文将背风波三层模式的理论应用于典型的背风波个例,判断了其解所属的类型,计算了这些个例的波长;指出当有多个波解存在时,最长波长所对应的波解是实际解;本文还用ARPS模式对这些个例作了数值模拟,模拟结果与解析解则有较好的一致性。     

对苏联札依齐柯夫用梳齿式无线电探空仪测量自由大气铅直运动方法的改进意见

利用梳齿式无线电探空仪测量自由大气铅直运动的时候,需要知道气球和空气间相对铅直速度W_0。为了计算W_0,本文建议采用关系 ρW_0=aρW+b, (i)以代替札依齐柯夫提出的关系 (W_0/ω)=A+B(ρ_0/ρω_) (ii)式中的ρ是空气密度,ω是无线电探空仪风车转速。由于(i)式中的系数a,b比较容易正确的决定,因此能够得到W_0的正确数值。这样就消除了因W_0不正确而引起的计算空气铅直运动速度W的误差。     

非线性涡旋Rossby波的演变特征

利用多重尺度摄动法，推导出非线性涡旋Rossby波波包的演变方程是非线性Schroedinger方程。对该非线性Schroedinger方程的周期波动解及其稳定性进行了研究，得到了有关稳定和不稳定的判据。数值计算表明：非线性涡旋Rossby波的相速值为10^0m／s量级，这和台风中的螺旋雨带实测移速的量级是一致的，可以从涡旋Rossby波说中较好地解释台风中的螺旋雨带的形成和维持。     

重要天气报中的W_0的编报

大风、冰雹重要天气报的发报有省定和国家定两个标准 ,达到省定标准后发一份报 (称为始报 ) ,然后随着强度增大达到国家定的标准 ,再发一份报 (称为续报 )。在测报业务检查中发现 ,有些站在编发大风、冰雹、龙卷风等非定时重要天气报时 ,错误地认为始报就是第 1份报 ,从而造成Ｗ0 编码错误。重要天气报告电码 (ＧＤ - 1 1Ⅱ ) 3 .2 .2条明确规定 :“按本省 (区、市 )要求的发报标准编发的重要天气报告 ,Ｗ0 报 1 ;按国家气象中心要求的发报标准编发的重要天气报告 ,Ｗ0 报 0 ;同时符合本省 (区、市 )和国家气象中心要求的发报标准时 ,Ｗ0 也…     

带阻尼项的欧拉-泊松方程组的爆破解

研究了N维空间中带阻尼项的欧拉-泊松方程组的径向对称解的爆破.当方程组非奇异的经典解（ρ,u）在[0,R]上有紧支集（R>0是正常数）,且初始速度u满足一定的初值条件,借助积分法,其径向对称解会在有限时间内爆破.     

低纬大气振荡的一个非线性模式

本文根据低纬大气基本要素场的分布特点,对控制低纬大气运动的方程组作了某些简化,建立了一个应用赤道β平画近似的描写低纬大气固有振荡的非线性模式。从这个模式出发,本文讨论了:(1)没有气压场影响时的纯惯性振荡;(2)考虑气压场且假定气压场是y的对称函数时的惯性振荡;(3)振荡平衡点的稳定性和在一定条件下出现的分岔现象;最后分析了纬向风速振荡周期变化的数值结果。本文研究指出: (i)纯惯性振荡只是在低纬的西风流场中才存在,纯惯性的线性振荡的圆频率为ω₀=√β₀μ₀*,相应的振荡周期为一到两周。在非线性条件下,出现两种圆频率的振荡:ω₀=√β₀μ₀和ω₁=1/2β₀y₀,但一般对线性振荡的结果影响不大,只是在出现孤立子振子时(此时ω₁=ω₀),振荡周期迅速增长,出现长周期的低频和超低频振荡。 (ii)考虑了气压场后,不只是在低纬的西风流场中存在振荡,在弱东风流场中也会出现振荡。不过,低纬的弱气压场对惯性振荡的影响主要在于改变惯性稳定度的数值,但对振荡的周期影响不大。 (iii)惯性振荡的稳定性由惯性稳定度参数μ决定。在线性条件下,当μ<0时,低纬惯性振荡是稳定的,当μ>0时,低纬惯性振荡是不稳定的;但在非线性条件下,即便在μ>0时也会出现稳定的惯性振荡,这是非线性对不稳定增长的抑制作用所致。因而当参数μ由负值变到正值时,在b<0的条件下出现了超临界分岔。      

701测风雷达常见故障及排除方法

现象:测距组合,精扫显示器扫描线剩左半边,右半边时有时无,其现象如图1。原因:G_9的板极馈电线路R_(104)与R_(94)、R_(95)之间连线脱焊。排除:从现象分析,是扫描锯齿波的问题,因有左半边扫描线,说明G_9左半管之前的电     

金塔绿洲农田下垫面温湿度的非相似性分析

利用2005年金塔绿洲的湍流资料分析了金塔绿洲农田下垫面上温度和湿度的非相似性。结果表明,低层风速较小和高层风速介于2~4m·s~(-1)时,温度和湿度标量的相似性较大,且温湿度的相似性随稳定度向近中性条件偏移而减小;R_(Tq)(n)和λ_((n))分别在频率域10~(-2)n10~(-1)和10~(-1)n10~0上近似为常数,且随着|r_(Tq)|的减小,R_(Tq)(n)所对应的谱峰频率逐渐减小,相对输送效率λ_n也减小,即水汽的输送效率逐渐增大,这是由于绿洲—沙漠的热平流抑制热量输送的缘故。