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。     

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。     

大气中局地阻高和偶极子阻塞的动力学特征

在局地阻塞形成前期的原地一般有比较弱的高压脊存在，在这个高压脊上可以逐形成局地阻塞高压或偶极子阻塞。本文将局地阻塞形成前期的弱高压脊环流看成是具有反气旋式切变的带状基本西风，在此基础上用Ｒｏｓｓｂｙ孤立波理论研究了局地阻高和偶极子阻塞的动力学特征及其区别，得到了一些结果。     

缓慢移动的行星尺度偶极子包络Rossby孤立子与?双波地形相互作用

在ＬＧ型偶极子近共振条件下，获得了一个高阶非线性Ｓｃｈｒ■ｄｉｎｇｅｒ方程，并用此方程来描述缓慢移动的包络Ｒｏｓｓｂｙ孤立子与双地形相互作用。数值结果表明，在ＬＧ型偶极子近共振条件下，在弱西风气流中，当一个弱包络孤立子位于地形槽区时，包络Ｒｏｓｓｂｙ孤立子可以通过近共振强迫而放大，并产生振荡现象然而长时间过后这个孤立子将破裂并激发一系列向西传播的小振幅波。在一定时间后，强迫孤立子除了东传外还存在一个缓慢的西传。同时，强迫包络Ｒｏｓｓｂｙ孤立子的瞬时流场与观测到的Ω型阻高和偶极子的形成、维持和崩溃过程类似。除此之外，孤立子扰动理论被用来研究双波地形在Ω型阻高和偶极子中的作用。结果表明，在孤立子的强迫过程中，由于高阶项的存在，孤立子的群速度和相速趋于相等，以致于阻塞包络与载波在某个时刻锁相，在这种情况下，阻塞的产生是强迫包络孤立子从频散向非频散的转换过程，而在阻塞崩溃期间则相反。因此包络孤立子与地形相互作用可以认为是阻塞产生的可能机制。     

地球自转的δ效应

在旋转的地球上运动着的大气必然具有旋转地球给它带来的一些特有性质。陈久康在讨论球面行星波螺旋结构时曾对球面的δ效应对波的结构的影响作过讨论,指出:由于β效应的牵连涡度平流对东传波列的减速作用随纬度的差异,使北半球的行星波列成为东北—西南向的曳式波。下面我们推广朗(R.R.Long)和巢纪平等在β平面中对大气KdV波动的研究工作,从另一个角度来说明δ效应(β随纬度的变化)的非线性性质。     

地球自转的δ效应

在旋转的地球上运动着的大气必然具有旋转地球给它带来的一些特有性质。陈久康在讨论球面行星波螺旋结构时曾对球面的δ效应对波的结构的影响作过讨论,指出:由于β效应的牵连涡度平流对东传波列的减速作用随纬度的差异,使北半球的行星波列成为东北—西南向的曳式波。下面我们推广朗(R.R.Long)和巢纪平等在β平面中对大气KdV波动的研究工作,从另一个角度来说明δ效应(β随纬度的变化)的非线性性质。     

产生罗斯贝波的回复力

本文推导得出产生Rossby波的回复力为βcδy。     

热带大气半地转适应理论的尺度分析和物理机制

对热带大气行星尺度运动所做的尺度分析和物理分析表明:热带大气 的行星尺度运动在y方向容易实现气压梯度力与Coriolis力的平衡，它称为纬圈的 半地转运动。半地转平衡的建立过程，也就是半地转适应过程相对是很短暂的，它不需 要考虑f=β0y随y的变化，因而主要依靠惯性重力波为频散；而半地转平 衡建立后的演变过程相对是很缓慢的，它主要受Kelvin波和Rossby波控制。     

地球旋转向量水平分量对赤道β平面上波动的影响

文中利用合理的赤道 β平面近似方程组研究 β效应和地球旋转向量水平分量 (即Coriolis力分量 f*=2 Ω cosφ)共同作用下低纬度大气波动的特征。定性结果分析表明 ,若扰动与纬度有关 (混合 Rossby-重力波和 Rossby波 ) ,f*虽然不影响波动传播的频率特征 ,但修改其决定波动经向结构的振幅。如果扰动与纬度无关 (Kelvin波 ) ,则 f*的影响消失 ,这与 f*- f平面上波动的情况显然不同。     

大气中偶极子阻塞的观测研究

本文利用日本气象厅发布的北半球5天平均的500hPa位势高度图,对1969—1984年间北半球所产生的偶极子阻塞进行了统计研究,并且还讨论了偶极子阻塞的季节性和区域性变化,同时对偶极子阻塞的纬度分布等问题也作了探讨,得到了许多有意义的结果.     

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     

大地形与正压Rossby孤立波——弱二次切变基本气流

基本气流的经向切变对Rossby孤立波的形成具有重要的作用,不同强度的切变形成不同的孤立波流型;可变坡度地形也是形成Rossby孤立波的重要因子。弱切变基本气流和坡度变化不大的地形形成的主要是经向波数为1和2的孤立波。     

The north-south elongated solitary Rossby wave

As far as the author knows, the previous models of solitary Rossby wave have been restricted to the case of the east-west elongated one. However, now, it is shown by Yano and Tsujimura that the north-south elongated KdV-type solitary Rossby wave is also possible. In this note, a typical example of the north-south elongated elongated KdV-type solitary Rossby wave in the shallow water β-plane model is examined.The conventional east-west elongated solitary Rossby wave is governed by the KdV equation in the longitudinal direction at each latitude. The same is true for the case of the north-south elongated solitary Rossby wave. The main difference is that, however, the KdV-soliton defined at each latitude has drifted by the local phase velocity, which is different for each latitude. Hence, the wave pattern is deformed continuosly with time in the latitudinal direction, and the separable solution is not possible as is in the case of the east-west elongated solitary wave.     

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。     

EFFECTS OF TOPOGRAPHY ON SOLITARY ROSSBY WAVES IN A BAROTROPIC ATMOSPHERIC MODEL

The influences of topography on solitary Rossby waves are discussed by using a barotropic atmosphericmodel.The results show that the topography is an important factor exciting solitary Rossby waves,and itseffects are different with different height scales.Two different patterns of solitary Rossby waves are obtainedby using numerical calculation.     

The domain of validity of the KdV-type solitary rossby waves in the shallow water β-plane model

The Domain, where the necessary and sufficient conditions for the existence of the KdV-type solitary Rossby waves are satisfied is defined in the shallow water β-plane model. The KdV-type solitary Rossby waves are the Rossby waves whose time-longitude dependence is determined by the KdV equation. As far as an appropriate amplitude and an appropriate ratio of the scales of the east-west and north-south directions are given, the KdV-type solitary Rossby waves can exist for every basic zonal flow. This result suggests the large validity of the soliton model in geophysical fluid dynamics. The KdV-type solitary Rossby waves are classified into four categories: (1) shear solitons studied by Long, Larsen, Benny, Redekop, and Hukuda, (2) β-divergent solitons studied by Clarke, Yamagata, and Nogami, (3) β-solitons found in the case of the strong stratification, and (4) divergent solitons which exist in the planetary-geostrophic-scale zonal flow. A remarkable result is that, in addition to the conventional east-west elongated solitons, the north-south elongated solitons can also exist for the case of the divergent solitons.     

N层模式大气中的斜压孤立Rossby波

文中导得了N层模式的KdV方程,作为例子计算了三层模式的孤立Rossby波流型。基本气流的垂直切变、水平切变和Froude数对孤波流型都有重要影响;不同模态的孤波具有不同流型,不同高度位面上的孤波流型一般是不同的。