移极旋转坐标系中的大气动力学方程

本文仅研究无粘、无地形和绝热运动假定下的大气动力学问题，用分析力学的方法求得了固定在地球上的移极旋转坐标系， 如直角坐标系， 球坐标系和柱坐标系中的第二类 Lagrange方程。从而求得普遍的大气动力学方程。所谓的视示力 —— Coriolis力和离心力 —— 与其它各种力统一处理。当地球自转轴不为坐标系的z轴时，不存在大气运动的对称和反对称性。特别值得提出的是以往很多学者利用柱坐标系来数值模拟台风(飓风)的轴对称和非轴对称性时所使用的基本方程是含糊的， 本文给出了准确的基本方程。     

p—σ混合坐标全球模式模拟夏季气候的性能及系统性误差分析

将球带范围的ｐ－σ混合坐标系五层原始方程模式发展成为包含极区的全球大气环流模式，并用ＧＦＤＬ多年平均气候分析资料检验了模式对夏季气候平均状态的模拟性能，分析了ｐ－σ混合坐标系全球大气环流模式模拟夏季气候的系统性误差。结果表明：ｐ－σ混合坐标系全球大气环流模式能较好地模拟夏季气候平均态，各高度上的主要环流系统都可以模拟出来，与球带模式的结果相比有一定的改进，而且陆地上的模拟结果优于海洋上的。     

相对垂直加速度和中尺度大气运动方程组

对具有强对流性质的中尺度系统运动的描写，直接采用包含准静力假设的p坐标系或σ坐标系大气运动方程组是不精确又不合理的。因此，必须发展更精确的非静力中尺度大气运动方程组。本文通过引入相对垂直加速度δ和通用(x，y，ζ，t)坐标系(简称ζ坐标系).导出了ζ坐标系中的非静力大气运动方程组。该方程组的垂直运动方程是非静力的，相对垂直加速度δ是可预报的；垂直加速度可由δ直接求得；而δ既直接影响速度场、位势场、质量场和地面气压场，还间接影响温度场。通过对通用ζ坐标系中非静力大气运动方程组的应用，可以很容易地获得p坐标系或σ坐标系及其它垂直坐标系中的非静力大气运动方程组；当δ为零时，则简化为一般包含准静力假设的p坐标系或σ坐标系及其它垂直坐标系中的大气运动方程组。在一般广泛使用的p坐标系或σ坐标系大气运动方程组中，因未考虑δ的贡献，对一些场的预报就会产生误差，较长时间的数值积分会使这种误差积累愈来愈大。显然，新发展的非静力大气运动方程组考虑了δ的贡献，从而消除了这种误差，所以就更为精确，也更适用于对中尺度系统运动的描写和预报。     

球面坐标系上双三次曲面拟合与大气科学应用

本文讨论在球面坐标系上，实现水平方向双三次F曲面片的三维空间曲面拟合，使得整个三维空间等经纬距的网格曲面(有限区、或半球、全球的数值模式)及其上面的多要素大气物理量场，在其经纬线上都达到三次(二阶)样条连续，但任意一条曲线(及其物理量)在越过各F曲面片的边界时，是二次(一阶)连续。并讨论了在垂直方向上大气基本物理量连续问题。还给出一个实现三维空间大气物理量(降水)场的双三次曲面拟合之解析几何造型个例。它是实现大气科学可视化的基本问题。     

臭氧对夏季大气环流影响的数值模拟

利用球带ｐ－σ坐标系模式，模拟了臭氧对夏季大气环流的作用，结果表明，臭氧作用引入模式后，大气高压环流特征得到显著改善，臭氧使高层大气的加热率增大；对低层大气，虽然臭氧的加热作用很小，但可通过改变其他加热场分量的分布和量值，从而改变总加热率，使低层大气环流同样发生变化。     

大气动力学方程组在有地形的离散格点模式中的一般形式

本文利用差微差一致性坐标变换原理和公式,将高度(z)坐标系中的大气动力学方程组变换到具有最一般意义的n坐标系中,然后设η即为气压p或无量纲地形坐标σ,从而导出了相应坐标系中具有二阶精度的大气动力学微分或差分方程组。文中还指出,通常所用的p坐标系和σ坐标系经典动力学方程组只具有一阶精度,因此,它们的简单中央差形式的差分方程组在具有高而陡的大地形的数值模式中常常造成很大的计算误差。     

在大气运动中考虑重力加速度空间变化的问题

给出了在旋转坐标系中考虑重力加速度g的空间变化的大气控制方程组,并证明了大气总质量和总能量的守恒性,以及和取常值g时得到的结果相一致的动、位能和动、内能之间的转换关系.还讨论了在球坐标系中应用方程组时可能出现的困难,给出了在高度近似下在该系中考虑g的空间变化的方案,它可以用来建立完全弹性的非静力模式.     

高空测风中旁瓣抓球记录的判断分析

高空测风中旁瓣抓球记录的判断分析是高空记录审核中的一个难点。作者通过经验总结出了一套利用高度差，天气图，大气环流及本站历史资料综合判断旁瓣抓球记录的方法，并举例说明。     

双多普勒天气雷达反演大气三维风场的个例研究

根据笛卡尔坐标系下双多普勒天气雷达反演大气三维风场的理论，以2003年7月5日发生在安徽省的一次强降水过程为例，反演大气三维风场。结果表明：利用双多普勒天气雷达反演大气风场能够更加详细地反映出大气风场的三维结构。     

7月中低纬地区流场的模拟特征

利用ｐ－σ混合坐标系原始方程５层球带模式，对７月中低纬流进行数值模拟，重点分析近地面流场，经圈环流、纬向风随高度的变化及越赤道气流的模拟特征，结果表明，季风区和非季风区的经圈环流及纬向风的垂直分布，存在着明显的差异，并能清楚地看到海陆热力差异对大气环流的影响。     

两种气象常用坐标系中涡度和散度物理意义的比较

气象常用的涡度、水平散度(简称散度)是天气系统、天气现象演变的重要诊断物理量。依据坐标转换的观点,分别推导出气象中常用的局地直角坐标系("z"坐标系)和等压坐标系("p"坐标系)中涡度之间、散度之间的关系表达式。讨论表明,在两种坐标系中,涡度、散度的定义式形式完全相同,但本质有所差异,"p"坐标系中涡度不仅表示空气微团绕天顶方向的旋转程度,还反映大气的斜压性强弱。同样,"p"坐标系中散度不仅表示空气微团水平面积的相对变化率大小程度,也反映大气的斜压性强弱。只有大气在正压状态的情况之下,"p"坐标系中涡度、散度才表示纯粹的旋转和辐散辐合。"p"坐标系中涡度、散度不仅具有大气动力特征,同时还具有大气热力特征。     

如何掌握湿球溶冰及溶冰不当的处理方法

如何掌握湿球溶冰及溶冰不当的处理方法王国贵在秋冬交替的季节中常常因湿球纱布结冰而影响大气的湿度测量。如何获得准确的湿球温度，对于提高湿度的准确度至关重要。正确掌握湿球溶冰时机又是获得准确湿球湿度的关键所在。ｌ如何掌握溶冰时间在北方进入冬季，气温降至使...     

《流体力学》连续方程推导的巧方法

针对柱坐标系和球坐标系下《流体力学》中连续方程形式复杂、理解不便的特点,采用欧拉控制体方法,把“质量通量”整体作为一物理量,从而巧妙地推导了这两类连续方程,该过程物理意义明确、数学算法简单,有助于学生理解。     

大气中孤立波的相互作用

本文讨论无限深上层流体和有限深下层流体的两层流体系统，该系统是大气的一种近似模型。采用拉格朗日坐标系，从无粘不可压流体力学方程式出发，利用摄动方法获得了所讨论系统中界面孤立波迎撞的摄动解。结果表明，在迎撞前后每个波独立地由Benjamin-Ono方程所描述，即波的形状不发生变化，迎撞的效应由相移来体现。     

大气中弧立波的相互作用

本文讨论无限深上层流体和有限深下层流体的两层流体系统，该系统是大气的一种近似模型。采用拉格朗日坐标系，从无粘不可压流体力学方程式出发，利用摄动方法获得了所讨论系统中界面孤立波迎撞的摄动解。结果表明，在迎撞前后每个波独立地由Ｂｅｎｊａｍｉｎ－Ｏｎｏ方程所描述，即波的形状不发生变化，迎撞的效应由相移来体现。     

不同垂直坐标系对垂直速度计算的影响

近年来,随着高精度中尺度数值预报模式和多尺度统一模式的发展,与之相关的一些非静力中尺度模式技术也随之提了出来,垂直坐标系的影响问题就是其中之一。本文借助于高精度美国新一代数值预报模式WRF(Weather Reseach and Forecast),模拟分析了两种不同的坐标系对模式大气中垂直速度计算的影响。试验结果表明,不同的坐标系对大气垂直速度大小计算存在着差异,特别是当分辨率提高时,不同垂直坐标系对大气垂直结构的刻画的差别更加明显。由于垂直速度与降雨过程密切相关,垂直速度的计算差异必然影响模式对降雨过程的描述。理想试验结果表明,在气压地形追随坐标中气压梯度力的计算对地表气压计算很敏感。     

海南热带气旋的球谐分析及其预报

利用球坐标系的正交函数族展开北半球500hPa高度场，再用其展开系数与海南热带气旋长期预报六要素求相关，建立同期相关模型，并利用上年1～12月500hPa球谐系数及同年1～4月500hPa球谐系数分别建立了海南省热带气旋长期预报六要素的预报模型，经使用检验，效果较好。     

海南热带气旋的球谐分析及其预报

利用球坐标系的正交系数族展开北半球５００ｈＰａ高度场，再用其展开系数与海南热带气旋长期预报六要素求相关，建立同期相关模型，并利用上年１－１２月５００ｈＰａ球谐系数及同年１－４月５００ｈＰａ球谐系数分别建立了海南省热带气旋长期预报六要素的预报模型。经使用检验，效果较好。     

天气图投影及其在数值预报中的应用

运用数学的原理将地球表面上的经纬线相应地转换到平面或转换到圆锥面、圆柱面上,再展开成平面的方法,叫地图投影.各种天气图、气候图的底图就是按此方法投影的.在求解数值预报模式的基本方程时,需要把球坐标系的基本方程转换到地图直角坐标系中,并需要计     

大气振荡与月球引潮力

通过对北兰球高续近地面大气经向运动变化、北半球１００ｈＰａ极地低压环流变化、赤道附近２００ｈＰａ和８５０ｈＰａ大气续向运动变化等现象的分析,指出北半球１００ｈＰａ极地低压环流变化是与日、月引潮力场周期变化高相关的大气振荡现象,另二者的变化与月球引潮力场变化周期同步或基本同步。