副高与阻高形成的Rossby孤立波理论I:不存在临界层

针对不存在临界层情况下非均匀纬向流中的Ｒｏｓｓｂｙ孤立波，从正压、无辐散、准地转自由大气涡度方程出发，经过变量替换，用小参数展开法，得到流函数的各阶近似方程，推导出振幅函数满足的ＫｄＶ方程及修正ＫｄＶ方程（ＭＫｄＶ），并给出它们的孤立波解。对不同风速分布下伴随这些孤立波而出现的流场进行了近似计算，分别得到了副高型Ｒｏｓｓｂｙ孤立波流场、阻高型Ｒｏｓｓｂｙ孤立波流场及偶极子型流场，它们移动的规律性与实际大气的流场移动情况较一致。     

切变基流中赤道Rossby包络孤立波(英文)

利用一个简单的赤道β平面浅水模式和多尺度摄动法，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维向流中赤道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波子波解，并分析基本流切变对非线性赤道Ｒｏｓｓｂｙ孤立子的影响。     

相当正压Rossby波和斜压Rossby波相互转换的分析

利用由两层准地转模式简化的低谱模式，得知相当正压结构Ｒｒｏｓｓｂｙ波为平衡态，讨论了具有相当正压结构的Ｒｏｓｓｂｙ波存在所需条件；并以定常Ｒｏｓｓｂｙ波（相当正压结构）为基态，导出反映高低层Ｒｏｓｓｂｙ波位相变化的振荡方程，指出高低层位相差的变化与垂直切交流的扰动、平均层上流函数和热成风流函数波动部分振幅扰动（Ａ’和Ｂ’）的关系，说明相当正压结构和斜医结构的Ｒｏｓｓｂｙ波是相互转换的。     

振荡型Rossby孤立波与大气阻塞

从正压涡度方程出发,在弱非线性和弱其流切变条件下,导得了描述非线性大气长波活动的推广的Ｋｄｖ方程,并得到了方程的孤立波解及其色散关系。取近似于实际大气运动的物理参数作数值计算,得到了振荡型Ｒｏｓｓｂｙ孤立波的水平结构和移动特征,其结果较这建党的Ｋｄｖ孤立波更接近于实际大气中的阻塞流型。     

半地转近似下的混合Rossby－重力椭圆余弦波

在半地转近似［１］下，利用层结大气中的涡度方程、散度方程、连续方程和绝热方程结合行波解的方法得到了关于垂直速度的单一变量方程。这是与ＫｄＶ方程相应的非线性常微分方程，可得到椭圆余弦波或弧立波。此波动的频率有两种，表明层结大气中存在着两种性质不同的非线性波动。其一是东传的惯性重力椭圆余弦波，另一是混合Ｒｏｓｓｂｙ－重力椭圆余弦波，其性质介于Ｒｏｓｓｂｙ椭圆余弦波与西传的惯性重力椭圆余弦波之间。这两种非线性波的相速不但与波数和振幅有关，而且与β因子和静力稳定度有关，即纬度越低，则传播越慢；大气越稳定，则传播越快。     

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。     

热带大气的CISK-Rossby波和30-50天振荡

利用斜压准地转滤波方法，通过引入一个反映ＣＩＳＫ机制的无量纲凝结潜热参数η（Ｚ），建立了描述热带大气的ＣＩＳＫ－Ｒｏｓｓｂｙ波模式，并求得了该模式的解析解。理论研究表明，考虑ＣＩＳＫ机制的ＣＩＳＫ－Ｒｏｓｓｂｙ波与经典的Ｒｏｓｓｂｙ波有明显差别，它可较好地解释热带大气３０—５０ｄ振荡现象。     

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。     

低纬热带大气中的Rossby波

从热带大气波动的频率方程出发，详细分析了过去给出的低频Ｒｏｓｓｂｙ波的近似频率公式ω＝－βκ／［（２ｎ＋１）β／ｃ０＋κ＾２］，发现其对热带Ｒｏｓｓｂｙ波的性质有一定程度的歪曲。针对这一问题，经分析得到一个能更精确地表征热带Ｒｏｓｓｂｙ波性质的近似频散公式ω＝－βκ／［（２ｎ＋１）β／ｃ０＋４ｎ（ｎ＋１）／（２ｎ＋１）＾２ｋ＾２］，还简要地比较了热带线性Ｒｏｓｓｂｙ波和孤立Ｒｏｓｓｂｙ波两者的频散     

纬向切变基流中的非线性正压Rossby波

在半地转近似下，用相角函数方法得到了包含纬向基流及其切变的非线性常微分方程。利用常微分方程解的拓扑性质的定性理论，直接得到该方程存在有限振幅的周期波解与孤立波解即非线性正压Ｒｏｓｓｂｙ波解存在的条件，由此分析了纬向切变基流对波解存在的影响。最后利用函数逼近法求得了非线性正压Ｒｏｓｓｂｙ波解的显式表达式。结果表明，纬向切变基流对波的影响不仅表现在波的存在方面，而且还表现在波的形态方面，反映了波的非线性特点和基流对波动的作用。     

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。     

大气中的位涡守恒和Rossby波的能量、波作用与拟能守恒

推导得到普遍形式的位涡度守恒方程，其条件是外源Ｇ和摩擦Ｆ组成的矢量散度为零，放松了位涡守恒的绝热无摩擦限制，对准地转位涡方程，利用ＷＫＢ近似，得到了层结可变情况下的ＲＯｓｓｂｙ波的能量、波作用和拟能守恒的条件，对于空间缓变的基本气流，它们分别是基本气流与空间坐标无关，基本气流与ｘ无关和基本气流是空间坐标的函数。最后还给出了地形存在情况下的Ｒｏｃｓｂｙ波的能量、波作用和拟能守恒的条件。     

大地形对Rossby波波射线的影响

本文利用Ｒｕｎｇｅ－Ｋｕｔｔａ方法计算了大地形对定常、非定常低频Ｒｏｓｓｂｙ波波射线的影响，计算结果显示，地形对Ｒｏｓｓｂｙ波波射线有重要影响。对位于地形上游的波源，定常波波射线在传播过程中，遇到地形时，会绕过地形偏向高纬度传播并加密波射线，地形起阻挡屏障作用；波源位于地形中心时，东西走向的地形使波射线发生分支现象，南北走向地形没有这种现象产生。文中还计算了地形存在下，周期为５０ｄ的低频Ｒｏｓｓｂｙ波波射线。结果显示，地形对低频波波射线的影响似乎更复杂。     

论陆架波系动力学及其在厄尔尼诺信号传播中的作用

文中讨论了陆架波系和赤道波系在动力学上的相似性，和赤道波系一样，陆架波系也由惯性重力波、Ｋｅｌｖｉｎ波、Ｒｏｓｓｂｙ（长、短）波和有条件的Ｒｏｓｓｂｙ－重力混合波组成。指出，当　海洋三边存在陆架而一边为赤道时（如北太平洋），则陆架波系和赤道波系中的Ｋｅｌｖｉｎ波，　将以逆时针方向携带信号绕海盆一周，而两个波系中的Ｒｏｓｓｂｙ长波，将以顺时针方向绕海盆一周，即通过陆架波和赤道波为海洋中某些信号的传播组织成一个绕海盆的环路。这种物理　过程可望用以解释发生在海洋中的某些长周期现象，如Ｅｌ　Ｎｉ　ｏ现象。文中进一步　讨论了陆架波的各种简化运动。     

海表温度异常对Madden－Julian振荡的影响

在前文［１］的基础上，进一步研究当海表温度存在经圈方向不均匀分布或偏离气候状态（距平）时，改变水分收支平衡及边界层的湿度辐合这一物理过程对Ｍａｄｄｅｎ－Ｊｕｌｉａｎ振荡的可能影响。结果表明，它对修正的Ｋｅｌｖｉｎ波和Ｒｏｓｓｂｙ波的传播性质影响不大。但当海表温度为正距平时，修正后东传Ｋｅｌｖｉｎ波振幅不稳定增长到ｅ倍的时间约减小了１４．５％，其不稳定增长率随着热源特征宽度的增加而增加，当特征宽度为２倍Ｒｏｓｓｂｙ变形半径时，不稳定增长率达极大，但当特征宽度继续增大时，其不稳定增长率又将减小。当海表温度为负距平时，修正后东传Ｋｅｌｖｉｎ波振幅不稳定增长到ｅ倍的时间约增加２０％，其不稳定增长率随着冷源特征宽度的增加而减小，当特征宽度为２倍Ｒｏｓｓｂｙ变形半径时，其不稳定增长率达极小，此后；随着特征宽度的增加其不稳定增长率随之增加，但始终小于无海表温度异常的情形。经圈尺度较小的那支修正的Ｒｏｓｓｂｙ波除波长极长的波段外，波仍是阻尼的；而经圈尺度较大的那支修正的Ｒｏｓｓｂｙ波，在短的波段内仍是不稳定增长的。     

斜压切变基流中横波型扰动的特征波动 Ⅱ:谱函数

“斜压切变基流中横波型扰动的特征波动Ⅰ谱点分布”一文中分析了斜压切变基流中横波型扰动的谱点分布，这里又对其谱函数进行了分析讨论。结果表明当基流在垂直方向存在切变时，重力惯性波与涡旋波的谱函数在垂直方向上均可出现临界层，临界层的高度随频率σ而变化，即重力惯性波与涡旋波都存在连续谱，但涡旋波与重力惯性波连续谱的结构却不同；对天气尺度扰动，两支重力惯性波和1支涡旋波的连续谱不重叠，此时每支波动仅有1个临界层；而对次天气尺度的扰动，重力惯性波与涡旋波的连续谱区会发生重叠，在连续谱的重叠区，重力惯性波仍只有1个临界层，但涡旋波则可以有2个或3个临界层。无论是涡旋波还是重力惯性波其连续谱的波包随时间都是衰减的，但涡旋波波包比重力惯性波波包衰减得慢。     

南边界强迫的非线性临界层与副高的形成、维持和振荡

用非线性准地转正压涡度方程模式，在南边界取定常强迫波，采用４种方案模拟了非线性临界层及其上激发的Ｋｅｌｖｉｎ猫眼，以确定热带的定常强迫对副高的形成、维持和振荡的影响。结果表明，南边界定常强迫仍在非线性临界层内激发行星尺度的准定常反气旋的Ｋｅｌｖｉｎ猫眼流场，猫眼的移动、强度和形状变化与夏季副高比较相似．而北边界定常强迫所得结果与夏季副高差异较大。因此，南边界所激发的非线性临界层上的Ｋｅｌｖｉｎ猫眼可能是夏季副高形成、维持和振荡的一种更为重要的新物理机制。文中还提出准定常行星波穿越副热带的非线性临界层的物理机制。     

大气横波型扰动连续谱的结构

采用数值方法计算了当基本气流有垂直线性切变、 层结参数为常值时横波型扰动的谱点和谱函数, 并将数值计算的结果与理论分析作了对照和讨论。当三支波动连续谱区相互不重叠时该计算结果与理论分析完全一致, 但当发生连续谱区重叠时则须采用谱函数重组的方法来得到连续谱的结构。重组的基本原则是在波谱重叠区对计算得到的谱函数作预处理后, 再对频率相邻的谱点和谱函数进行滑动平均, 并将该滑动平均后的结果作为重组后的谱点和谱函数。分析该重组后的谱函数可知, 此时扰动结构呈现涡旋－重力惯性混合波的形式, 出现了新波型。在连续谱三波重叠区域, 该混合波的谱函数在对流层中层有涡旋波的临界层并体现了涡旋波的性质, 在对流层的上、 下层则分别有顺、 逆传重力惯性波的临界层并体现了重力惯性波的性质。     

利用自然振子方程研究赤道东太平洋海温演化的准非线性特征

在前人利用时滞自然振子方程研究赤道东太平洋海温演变特征的基础上,根据实际观测资料,反演获得了描述赤道东太平洋海温演变的时滞自然振子方程,并根据反演获得的非线性时滞自然振子方程、摄动理论和微分方程稳定性理论研究了赤道东太平洋海温演变的准非线性特征,获得一些有意义的结论：①计算所得时滞τ＝１４,与理论分析所得的在研究区域中激发产生向西传播的Ｒｏｓｓｂｙ波到达太平洋西海岸后反射出向东传Ｋｅｌｖｉｎ波,此     

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。