模式大气对于大尺度地形动力强迫作用的线性响应

本文利用一个包含了Newton冷却Rayleigh摩擦以及▽~4水平扩散等耗散作用的定常、斜压、线性初始方程三维谱模式,研究了中、高纬度理想化的大尺度地形以及北半球实际地形的动力强迫作用对于行星尺度的大气定常波的影响。计算结果证实了简化的β平面正压理论的定性结论。地形动力强迫作用所导致的大气定常波具有相当正压的垂直结构,其对应的扰动流场在中、高纬地区旋转(无辐散)分量占据主导地位,而辐散(无旋)分量则主要集中在低纬区域。北半球实际地形所强迫的大尺度扰动,主要表现为纬向波数为2的行星波,其中青藏高原的贡献具有头等重要的意义,相对而言,落基山和恪陵兰高原的贡献则是第二位的。     

地形强迫超长波在大气中传播的时间特性

本文用中纬度β平面准地转模式模拟地形强迫的超长波在大气中传播的时间特性。结果表明,超长波的垂直传播能力随着波长的增大而增强。在冬季的基本气流条件下,纬向波数1至3的超长波都能上传到平流层,而波数4以上的波只在对流层中才显著。结果还表明,地形强迫的超长波在形成一定时间后,将围绕某固定经度作东西向摆动,这种水平移动的准静止性是地形的动力控制作用的结果。这些结果与观测及其它理论研究的结果都较为一致。     

东西风廓线特征与大气运动平衡态定常波的相关关系及共振条件的研究

本文采用简化数学模型探讨了东、西风廓线特征与外源强迫下大气环流平衡态定常波结构的相关关系。文中采用实际观测资料研究了西风廓线特征与大气环流型季节特征之间的联系。研究表明,西风廓线冬、夏季节差异与中、高纬度西风槽“冬三夏四”波数差气候特征有关,且低纬强东风切变可作为赤道东风波周期振荡成因之一。冬夏西风廓线季节特征可导致大地形强迫效应、海陆加热因子影响作用的显著季节差异。研究还揭示了大气环流型优势波转换的基流特征影响效应,并导出了流场与纬向加热强迫源共振状态的西风廓线特征函数与临界曲线。     

经圈环流对定常波传播的影响

在一般斜压大气中，基本气流中包含经圈环流时，定常波传播不仅能穿过东风带，而且明显增强。在基流含有经圈环流的情况下，北半球中纬度地形强迫可引起低纬大气的显著响应，这表明经圈环流在中低纬定常响应的相互联系中起着重要作用；北半球中纬度热力强迫可产生类似北半球夏季季风环流的波列分布，这说明经圈环流在夏季季风环流的形成中起着一定的作用；在赤道东太平洋加热强迫情况下，在冬半球可引起ＰＮＡ型的定常波传播波列，而在夏半球却没有明显的ＰＮＡ特征。这表明经圈环流对冬、夏半球的定常波传播路径有着显著的影响。     

模式大气对于非绝热加热场的线性响应

本文利用一个包含了Newton冷却、Rayleigh摩擦以及▽~4型水平扩散等耗散作用的定常、斜压、线性初始方程三维谱模式,研究了热带和中纬度理想热源以及1979年1月北半球平均非绝热加热场对于冬季行星尺度的大气定常波的影响。数值试验结果表明,热力强迫作用的重要性可以与北半球大地形的动力强迫作用相比拟。利用1979年1月平均加热场作为强迫函数计算得到的强迫扰动,主要表现为纬向波数为2的行星波,并具有明显的斜压结构。热带地区纬向非均匀热源所激发的近似地沿大园路径传播的Rossby波列,对于热带区域与中、高纬大气之间的遥相关现象提供了一种可能的解释,同时,热带外区域的加热场对于整个半球范围内定常波的维持有着更显著的贡献。     

热带扰源对不同基流作用的数值试验

本文采用非线性浅水方程谱模式,通过数值试验,分析了热带定常涡源对不同基流的动力作用。由试验结果看到,当基流有经向分布或为均一西风时,热带扰动的影响是全球性的。它能激发大约3对波动,这些波动主要沿“大圆路径”传播,对中高纬的环流形势有重要影响。当基流为静止大气或全球东风时,热带外强迫力只能在其附近激发很弱的扰动。      

热带超长波结构特征及地形对其影响的理论分析

本文从浅水波力程组出发,在β平面上假定系统无源、无粘、有纬向基流,将方程组对基态进行线性化,然后对特征波动求数值解,据特征波动解分析讨论低纬超长波的结构特征。本文得出的几个结果:Rosssby波和Kelvin波仅产生于慢变介质中;无源模式中,低纬大气的Kelvin波的存在域可达副热带甚至中纬;地形侧边界强迫使Kelvin波的存在区域南压缩小,移速变慢,说明中纬大地形对低纬超长波有一定的作用。     

正压准地转模式中大地形作用下的低频波

利用包含大地形和常速纬向基本气流的正压准地转位涡度方程,研究了大地形对低频波激发的作用,结果表明,起作用的地形因子主要是地形的最大高度和地形坡度。地形最大高度的作用主要是使Rossby波趋向低频,而地形坡度的作用主要是对Rossby波的稳定性起决定作用,同时适当的地形坡度也可导致低频波的形成。而常速纬向基流在总体上的作用是使波动变得趋向低频,且西风基流更有利于低频（30～60天）波的形成。从纬向波数上看,纬向3波以上的波动更容易出现低频（30～60天）。     

夏季西藏高原与落基山脉对北半球定常行星波形成的动力作用

本文应用一个包括Rayleigh摩擦、Newton冷却与水平涡旋热力扩散准地转34层球坐标模式来研究夏季西藏高原与落基山脉地形强迫对于夏季北半球定常行星波形成的作用. 计算结果表明:夏季北半球地形强迫所产生的定常行星波的振幅与位相分布与冬季的分布是很不一样的,夏季地形强迫所产生的定常行星波主要集中在亚热带的对流层,并且可以发现纬向波数k=1与k=2的振幅在高纬度存在着第二峰值.计算结果还表明了夏季西藏高原与落基山对于夏季定常行星波的形成起了重要作用.     

模式大气对于大尺度地形动力强迫作用的非线性响应

本文与文献[1]相对应,利用一个非线性初始方程谱模式,研究了中、高纬度理想化的大尺度地形以及北半球实际地形的动力强迫作用对于冬季行星尺度的大气定常波的影响。计算结果证实,根据线性模式的数值试验结果所做的定性分析在非线性情形下仍然是成立的,同时,非线性扰动流场也与线性流场有明显的差异,在纬向平场基本气流相对较弱的地区或垂直层次上差异尤为显著。数值试验表明,北半球实际地形强迫的大尺度扰动,在对流层低层以及对流层上部的中、高纬均主要表现出纬向波数为2的行星波,但是在对流层上部的低纬地区3波分量比较明显。中、高纬的大地形动力强迫作用,对于低纬太平洋高空的反气旋和气旋环流的形成有重要的贡献。      

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。     

近共振地形强迫Rossby孤立波

利用扰动展开和时空伸长变换导得了包括地形强迫的非齐次ＫｄＶ方程，讨论了近共振地形强迫Ｒｏｓｓｂｙｙ孤立波的产生，及其与自由孤立波的相互作用，得到了一些有意义的结果，显示出地形对扰动具有明显的增幅作用，在某种程度上可以解释局地地形在阻塞高压形成中的作用。     

大气中的包络Rossby孤立波——纬度效应的作用

本文进一步对旋转正压大气中的包络Rossby孤立波进行了研究，结果发现当Rossby波的波数m（m为纬向波数）满足1≤m≤2时，旋转正压大气中才存在包络Rossby孤立波，并且只有m＝2的包络Rossby孤立波才具有阻塞高压的结构。我们还对这种m＝２的包络Rossby孤立波随纬度变化的持续性进行了计算，得到了许多结果。     

mKdV Equation for Solitary Rossby Waves with Linear Topography Effect in Barotropic Fluids

The modify Korteweg-de Vries (mKdV) equations, governing the evolution of the amplitude of solitary Rossby waves, are derived from quasi-geostrophic vorticity equation by using the perturbation method. The result manifests that the linear topography effect with the change of latitude can induce solitary Rossby wave.     

INTERACTION OF TOPOGRAPHY WITH SOLITARY ROSSBY WAVES IN A NEAR-RESONANT FLOW

An inhomogeneous KdV equation including topographic forcing is derived by usingperturbation expansions and stretching transforms of time and space.The generation of forcedsolitary Rossby waves by topography in a near-resonant flow and their interactions with freesolitary waves are discussed,and some interesting results are obtained.The numerical resultsshow that the topography has obvious effect on enhancing the amplitude of disturbances,and itmay explain to some degree the formation of blocking by localized topography.     

考虑β随纬度变化下的Rossby孤立波与偶极子阻塞

利用文献[4]得到的推广的β平面近似式为f=f0+β0 y—（δ0/2）y2,研究由δ0项所引起的一类Rossby孤立波，而不考虑基流切变和地形等因子的作用。经过计算可以发现，当经向波数为1时，这种孤立波具有显著的南低北高的偶极子阻塞结构，它主要存在于弱西风气流中，并且偶极子的能量随着纬度的增高更容易集中(即高纬偶极子结构趋于局地化)，因而，β随纬度的变化可能是中高纬度地区偶极子阻塞产生的原因之一。     

The effects of zonal flow on nonlinear Rossby waves

In this paper, we using phase plane method have derived the stability criteria of linear and nonlinear Rossby waves under the conditions of semi-geostrophic approximation and have gotten the solutions and geostrophic vorticity of corresponding solitary Rossby waves. It is pointed out that the wave stability is connected with the distri-bution of zonal flow and when the zonal flow is different the solitary wave trough or ridge is formed.     

切变基本纬向流中赤道Rossby包络孤立波

利用多重尺度摄动法，从描写赤道Rossby波的正压大气位涡度方程中推导出在切变基本纬向流中非线性赤道Rossby波包演变所满足的非线性Schrodinger方程，并得到其单个包络孤立子波解，分析基本流切变对非线性赤道Rossby波动的影响。     

旋转正压大气中的Rossby孤立波和偶极子阻塞

大气中的阻塞动力学一直是大气动力学中所要解决的重要问题之一,随着数学的发展,阻塞动力学的研究也取得了较大的进展。大气中的阻塞可以分为两类:一类是单个非偶极子阻塞(只存在高压或低压),另一类是偶极子阻塞(高压的南侧存在闭合的低压)。关于偶极子阻塞的动力学研究是在80年代以后才进行的。为了解释大气中所出现的偶极子阻塞,Mcwilliams(1980)提出了Equivalent