热带大洋对纬向和经向风应力的联合响应

考虑了经向风应力和纬向风应力联合作用下热带大洋的响应问题.结果表明,只有一阶的经向风应力或具有辐合辐散的经向风应力才对最后的速度场和位势场造成影响.零阶的扰动温跃层和纬圈流受风应力的直接驱动和Kelvin波、Rossby短波的影响,而Rossby短波由经向风应力直接造成;二阶模则受风应力的直接驱动和Rossby短波的作用,同时经向风应力也产生了附加的Rossby短波.另外,在西边界处存在很强的暖水补充到赤道的现象,经向风应力有使暖水向赤道输送的作用,而西风应力使西边界处的暖水向东输送.     

北赤道暖流

北赤道暖流,在赤道北侧,由于该暖流是受东北信风的影响而形成的自东向西推进的洋流,因而属于风海流．与由于受东南信风影响形成的南赤道暖流合称“信风流”。其基本特点是从东向西流动,横贯大洋．水温高,盐度低。     

离极力,向极力与大陆车阀假说

由于较大的质量和较高的重心，大陆的离心力矩大于大洋，这使大陆向赤道漂移。在此漂移过程中，岩石圈的转动惯量越来越大，转速随之越来越慢。这就是大陆车阀假说，当岩石圈的转速变慢，软流圈和地核的转速相对变快，使它们在赤道升起，在两极处下降，由此产生的软流圈和液核中的向极流使大陆离开赤道向两极集中。同时，岩石圈的转动惯量变得越来越小，转速也随之越长越大。这两种效应交替，使大陆在赤道和两极间不断地往返运移。     

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 .     

历史水文观测数据反演的热带太平洋西边界流多年代变化趋势

大尺度海洋环流是海洋能量再分配的基本物理过程之一,研究西太平洋海洋环流在全球气候变暖背景下的多年代变化趋势对理解和预测未来西太平洋气候变化具有重要意义.本文利用最新发布的世界大洋数据集(WOA18)的年代平均水文观测时间序列,计算了1955~2017年间热带西太平洋北赤道流、北赤道逆流、棉兰老流、源地黑潮和新几内亚沿岸潜流的地转流,估算了各支海流的流量及其多年代变化趋势,分离并讨论了温度变化和盐度变化在海流变化中的贡献.结果发现,北赤道流、棉兰老流和新几内亚沿岸潜流在过去60多年中均表现出显著的长期增强趋势,主要是温度变化贡献的,动力高度的变化趋势模态与各西边界流的变化趋势吻合.分析发现,各支海流同纬度西太平洋海域的区域平均纬向风应力可比较准确地刻画各海流流量的年代际变化特征和多年代增强趋势,表明信风强迫在热带西太平洋海洋环流的年代际变化趋势中具有重要作用.本文还讨论了热带西太平洋历史水文观测数据和流量趋势估计中存在的不确定性.由于WOA18数据集比较完整地涵盖了历史上在热带西太平洋获取的水文环境采样数据,因此本文为估计西太平洋大尺度海洋环流的多年代变化趋势提供了重要观测证据.     

重力波在中层大气温度波导中的传播模式研究

本文给出了重力波在中层大气温度波导中的导制传播模型,并在此模型的基础上详细讨论了重力波部分导制传播下的对称模式与非对称模式,导出了不同模式下相应的特征函数和色散方程,进一步用离散的方法对两类色散方程进行了求解;同时还利用二维全隐欧拉格式（FICE）对重力波在温度波导中的传播进行了模拟,模拟的结果也成功地展现了对称与非对称两种传播模式.研究表明,下边界的扰动能量在向上传播进入波导区域后被俘获,形成导制传播.不同周期的初始扰动,在波导内均会形成对称与非对称形式两种模式的导制传播,由于两者的行进速度不一致,最终会引起两种不同模式的分离.数值模拟中重力波的水平行进速度与线性模型预测值非常接近.波导中不同模式下重力波的水平波长与初始扰动的水平波长非常一致,然而波导区域内重力波的频率与初始扰动的频率无关,频率不同的初始扰动会激发出相同频率的重力波对称与非对称导制传播模式.这表明在确定的温度波导中,水平波数才是决定重力波传播特性的决定因素.进一步的分析显示,初始扰动的水平波数-频率分布越接近完全导制传播的色散关系时,温度波导中更易于生成以该种模式部分导制传播的重力波.     

西南区域持续性干旱事件的行星尺度和天气尺度扰动信号

以2009-2010年发生在中国西南地区的持续性干旱事件为例,通过干旱和大气变量的物理分解得到了一些干旱事件发生的新认识.气象干旱多为年循环的气候干季与干旱扰动的叠加所致.一次干旱扰动大约为30-50天,而一次持续性干旱事件是由几次干旱扰动组成的.大气高度场和风场中存在三种时间尺度的扰动.一种是年际行星尺度的大气扰动,与ENSO冷暖事件有关,起源于赤道并传播到中高纬度地区需要2-4年.另一种是季节内行星尺度的大气扰动,与来自赤道地区的30-50天振荡有关.此外,大气中还存在天气尺度的扰动.利用行星尺度大气扰动向赤道外传播与天气尺度扰动的叠加,区域持续性干旱事件能够找到前期预报信号.     

5月热带印度洋大气大洋耦合环流的统计动力分析

对大气大洋耦合环流作直接的统计动力分析, 即将大气环流风场和大洋上层环流场看作一个整体, 作经验正交函数(矢量)展开, 从而可以得到在统计意义上的海气耦合模态和分析耦合的特征. 应用该方法对5月份热带印度洋区域(含南海)的大气大洋耦合环流进行联合统计动力分析, 得到以下结论: 第1模态是南海夏季风模态, 该模态时间系数序列有明显的两个态, 分别代表季风爆发前、后的大气、大洋环流并与南海夏季风爆发的迟早有密切关系; 在南海夏季风爆发偏早(晚)的年份, 印度洋表层到次表层的海温距平大多呈正(负)IOD形态, 印度洋赤道辐合带的上升运动和在该带南北两侧的动力性补偿下沉运动均偏强(弱); 总的说来该模态中大洋次表层到表层的流与地面风方向一致, 这表明该流是风生流. 第2模态反映ENSO在印度洋的延伸, 其时间系数序列也有两个态, 分别与Niño 3, 4区的海温异常相关较好.     

大气重力波产生大尺度赤道扩展F的理论

本文提出了大气重力波触发Ｒａｙｌｅｉｇｈ－Ｔａｙｌｏｒ不稳定性并导致大尺度赤道扩展Ｆ的理论．重力波作为外部扰动派触发等离子体扰动，这种扰动在Ｒａｙｌｅｉｇｈ－Ｔａｙｌｏｒ不稳定性的作用下继续增长，经过４００ｓ扰动幅度就能增长到５０％，经过７００ｓ后幅度趋近１００％，即为完全的等离子体泡．由于Ｅ区的影响，赤道扩展Ｆ主要出现于晚上．本文的理论阐明了重力波与Ｒａｙｌｅｉｇｈ－Ｔａｙｌｏｒ不稳定性相互作用的性质，揭示了大尺度赤道扩展Ｆ的产生机制．     

磁暴主相的經度不对称性

太阳带电粒子流通过磁边界层的中性点或阻塞点,由于极化电場的漂移运动或雷萊-泰勒（Rayleish-Taylor）不稳定运动,穿透磁层而进入地磁場被輻射带所捕获。这些被捕获的电子将向东漂移而形成西向电流。在它們围繞地球一周形成封閉的电流环以前,由于地球的自轉以及这个电流弧对地球各地的相对位置的不同,电流分布以及它在地面磁赤道附近所产生的磁場分布都将是不均匀的,对經度来耕是不对称的。本文假定电子繞地球的漂移周期为两天,計算了当磁暴开始时位于地方时00,06,12及18小时的台站記录的磁場随“暴时”T_st变化的曲线。理論結果与用佘山及洪伽幼地磁台站得到的統計結果是一致的。     

The coupling instability of Rossby and topographic Rossby waves in the equatorial area

Before the 1980s, El Ni?o was believed as the sea surface warming along the coast of Peru in South America. As the positive anomaly strengths, the warm water expands westward along the equator to form large area of anomalous high sea surface temperature. Rasmusson and Carpenter (1982) summarized the de-velopment process of the sea surface warm water and the corresponding wind field[1] during ENSO cylce. However, this canonical El Ni?o was questioned by 1982-1983 warm episode and later dat…     

The processes of tropical semi-geostrophic adaptation

In tropical areas, when the zonal or meridional geostrophic equilibrium is destroyed, inertial gravity wave will be excited by ageostrophic motion, with the dispersion of the wave, a new zonal or meridional geostrophic balance will be established again, and it follows an invariant of semi-potential vorticity. Based on the invariant, it should be pointed out that the direction of the zonal or meridional semi-geostrophic adaptation depends mainly upon the meridional characteristic scale of initial disturbance. For the zonal (meridional) semi-geostrophic adaptation, if the zonal characteristic scale of initial disturbance is big (small) enough, then the adaptation process always represents the mutual adjustment between the pressure field and zonal (meridional) flow.     

水平非均匀基流中行星波的传播

行星波传播理论虽然已有很多研究,但是大多以纬向对称基流为主,无法解释东西风带之间相互作用的事实.鉴于此,本文从理论上系统讨论了纬向对称和水平非均匀基流中定常和非定常波动的传播特征.首先,对纬向对称基流中波动传播的周期特征进行分析后发现,西风中位相东传超长波周期大于30 d,而东风中位相西传超长波的周期则小于30 d.之后,从传播的空间以及周期特征等方面系统研究了水平非均匀基流中球面波动传播理论,得到以下结论:经向基流使得定常波可以穿越东风带,在南北两半球间传播,为东西风带之间的相互作用提供了理论解释;强的经向流使得波动传播具有单向性;亚澳季风区低层纬向1波呈低频特征.     

A LINEAR THEORY FOR DISTURBANCE OF COHERENT STRUCTURE AND MECHANISM OF SAND WAVES IN OPEN-CHANNEL FLOW

1 INTRODUCTIONT'he early theory for tUrbulent boundare layer assumed that the now adjacent to the wall is a lndnar innature and is named lndnar bottom layer Its thickness is about V/u*, Where V is the ldnehc viscosityand u* is the fuchon velocity. Towmsend (l956) first suggested the concePt of tUrbulent strUctUre andpointod out that there are isotroPic small scale nuctUation and quasi-periodic large scale strUcture in theshear flow Einstein and Li (l956) discovered by the flow moving…     

Rotational and magnetic instability in the diffusive tachocline

In this article we study the linear instability of the two-dimensional strongly stratified model for global MHD in the diffusive solar tachocline. Gilman and Fox [Gilman, P.A. and Fox, P., Joint instability of the latitudinal differential rotation and toroidal magnetic fields below the solar convection zone. Astrophys. J., 1997, 484, 439–454] showed that for ideal MHD, the observed surface differential rotation becomes more unstable than is predicted by Watson's [Watson, M., Shear instability of differential rotation in stars. Geophys. Astrophys. Fluid Dyn., 1981, 16, 285–298] nonmagnetic analysis. They showed that the solar differential rotation is unstable for essentially all reasonable values of the differential rotation in the presence of an antisymmetric toroidal field. They found that for the broad field case B _φ～sinθcosθ, θ being the co-latitude, instability occurs only for the azimuthal m?=?1 mode, and concluded that modes which are symmetric (meridional flow in the same direction) about the equator onset at lower field strengths than the antisymmetric modes. We study the effect of viscosity and magnetic diffusivity in the strongly stably stratified case where diffusion is primarily along the level surfaces. We show that antisymmetric modes are now strongly preferred over symmetric modes, and that diffusion can sometimes be destabilising. Even solid body rotation can be destabilised through the action of magnetic field. In addition, we show that when diffusion is present, instability can occur when the longitudinal wavenumber m?=?2.     

内日球子午面瞬态激波的传播特性

采用日球子午面内的二维三分量MHD模型,研究瞬态激波的传播特性,着重分析日球 电流片（HCS）、日球等离子体片（HPS）和低速流结构对激波传播的影响．结果表明,HCS 和HPS对激波传播几乎没有影响,而跨越HCS和HPS的低速流则显著改变激波的传播特性. 低 速流对激波的反射,导致激波扰动源一侧的激波速度加快、强度增强,低速流对激波透射的 阻碍作用导致激波扰动源异侧的激波滞后、强度减弱,但激波阵面的纬度跨度有所加宽．在 激波穿越过后,低速流区朝激波传播方向弯曲并受到骚扰,使得激波下游出现复杂的扰动结 构;对于激波扰动源同侧的激波下游,反射波与该处等离子体的相互作用同样会导致较为复 杂的扰动出现.     

行星际速度增幅扰动的演化

采用二维理想MHD模型，分别在日球赤道面（二维二分量模型）和日球子午面（二维 三分量模型）内研究太阳风中纯速度增幅扰动的演化. 结果表明，该扰动在向外传播的过程 中逐渐演化为双重激波对，即由4个激波组成的激波系统. 该4个激波按离太阳由近及远依次 为后向快激波、后向慢激波、前向慢激波和前向快激波. 双重激波对在子午面内相对扰动源 中心法线基本对称，而在赤道面内则不对称：扰动源中心法线西侧双重激波对结构更为明显 ，所跨经度范围宽于东侧. 初步分析表明，行星际磁场的螺旋结构是产生日球赤道面内双重 激波对结构东西不对称性的主要原因.     

内核地震波速各向异性的成因

地球内核是轴对称各向异性的,其对称轴与地球的极轴之间有１１°左右的夹角,本 文根据地球内核相对于外部地球有差异转动这一观测结果,利用晶体生长理论,对内核地震波 速度各向异性的成因进行了探讨．当从熔融状态结晶时,晶体的生长速度与晶体和熔融态之 间相对运动的线速度成正比涸此当固态内核在液态外核中生长时,沿赤道方向的生长速度比 两极方向快．在万有引力场的作用下内核始终保持近似球形,生长速度较快的赤道附近的物 质会向两极区域流动,形成轴对称的流变场。这一轴对称的流变场伴随着轴对称的应力场,使 得构成地球内核的ｈｃｐ型铁晶体的ｃ轴沿着内核自转轴的方向排列,导致观测到的地球内核地 震波速度各向异性。作为推论,内核相对于外部地球可能同时存在着进动和章动。     

Numerical experiments on planetary meridional temperature gradients contrary to radiational forcing

Summary The existence of the phenomenon that the temperature in certain layers of the earth's atmosphere is higher at the pole than at the equator is considered as a general problem in planetary fluid dynamics. In a highly simplified model the solution of the problem depends upon a group of non-dimensional parameters. Taking the parameters of the earth's atmosphere as an example, numerical experiments were performed to study the nature of such a meridional counterradiational-heating temperature gradient and the dependence of it on the vertical variation of meridional differential radiation. Some general inferences were drawn from the experiments.