地球自轉速率年变化的一个可能進一步的解釋

把大气和地球看成一个孤立的系统,则此系统之总角动量不改变。从冬到夏地球本身的角动量增加,则同一时期大气的总角动量减少,但是低层大气(从地面到800毫巴)的平均西风环流夏季反而强於冬季,因此作者认为:从冬到夏近地面西风环流的这种加强,可能就是同一期间地转角速加快的原因;同时也可能是夏季大气角动量消耗率较高的原因。     

超长波的不稳定与发展的一个初步研究

本文在绝热无摩擦的条件下,讨论了超长波的不稳定与发展。超长波不稳定的控制因子有静力稳定度的垂直差异及风的垂直切变。不稳定的出现要求高空静力稳定度要比低空大,平流层满足了这个要求。风的垂直切变愈大则愈不稳定。 使扰动场对基本场反馈,求出了基本场的垂直切变与静力稳定度的变化方程。发现,扰动对垂直切变的反馈作用很大,而对静力稳定度则很小。根据d/dt(P’+K’)=0(其中P’与K’分别是一个波长中的扰动位能和扰动动能)的条件,求出了扰动发展到极值的时间和振幅。所得扰动发展的时间和极大振幅与实况较为符合,同时扰动极大振幅对于初值振幅具有准保守性。 影响超长波发展的因子除了风的垂直切变与静力稳定度垂直分布的作用外,还有波长。波长的改变对最后所要达到的极大振幅没有影响,而只是波长愈长扰动发展天数愈长。平流层的作用使扰动的振幅低空变小,高空增大。     

中小尺度运动中风场和气压场的适应

在大型运动中有所谓地转适应的现象,本文研究了中小尺度运动中风场和气压场之间的适应问题。 由尺度分析可以发现:在一般中小尺度运动方程中,时间导数项较其中的各主要项小一个量极。因此可以认为中小尺度运动是在力的准平衡状态下进行缓慢的演变。当有某种原因破坏了这种力的准平衡态时,即有一种机制使运动回到准平衡来。这种准平衡态是惯性力(即速度平流)、科氏力和气压梯度力三者之间的准平衡。 由准平衡态的破坏恢复到准平衡的过程称为中小尺度的适应过程;准平衡态下的演变过程称为准常定过程。文中讨论了这两种过程中运动的物理性质。指出:对中尺度运动而言在适应过程中D>>ζ,在准常定过程中D≤ζ,这里D和ζ分别为散度和涡度。 设在某一有限的区域中,运动的平衡态受到了严重破坏,作为初值问题可以计算破坏以后运动的发展。计算结果表明:在短暂的时间内,气象要素有一急烈变化和调整,重新恢复准平衡态;时间稍长运动即进入准常定的演变。     

小地形对于气流的影响

本文总结了小地形对于气流的影响。文中着重地指出和讨论了过去背风波理论中的矛盾。作者认为这些矛盾是由于山的大小选择和上界边界条件的选择而引起的。当山的宽度的一半l≈(L_S/2π)时(L_S=u/(g/θ αθ/αz)(1/2)),和当大气中有一个固定的盖或不连续面存在时,背风波出现。 在第一种情况下,山的强迫振动与大气中的自由振动共鸣;在第二种情况下,只具有某些滤长的振动可以存在,这波长就是背风波的波长。这样的讨论背风波的物理意义就清楚了。     

长波的垂直結构和它的移动与发展的关系

本文利用线性两层模式討論了对流层上部和下部扰动的发展和移动,以及它們之間相互关系。有以下主要結果: 1.一般常用的“溫度波落后于气压波,扰动发展”这一規則,对于超长波(波长大于10000公里)只适用于对流层上部,对于波长为7000公里左右的长波自对流层中部以上皆可应用,对于較短的长波整个对流层皆可应用。 2。当槽线或脊线随高度向西傾斜时,扰动的上层发展,下层阻尼;向东傾斜时,上层阻尼,下层发展;当时,上下层同时发展. 3.溫度波和高度波的移速可以不同,甚至方向可以相反;无論在上层或下层,当脊移进輻散区或槽移进輻合区时,扰动发展;当脊移进輻合区或槽移进輻散区时,扰动阻尼. 4.扰动的振幅和移速随时間而变,它不仅决定于基本流場的参数和扰动的波长,同时决定于扰动本身的上下結构. 5.周期性变化的稳定波在发展时期,其振幅的发展一天可达两倍半以上.因此日常所观測到的环流的巨大变化是否都属于一般所謂的西风带不稳定的現象值得深入研究.     

1950年平均经圈环流与角动量的平衡

本文利用了Buch和Starr与White所计算的1950年各纬度上空的平均经向风速([V]),绘制了子午面上的平均环流(全年:图1,冬季:图2,夏季:图3),图中显示出三个环型(cell),低纬度和高纬度的两个正环型与中纬度的逆环型。 1950年平均西风急流的位置正好处于中纬度的逆环流之中。全年平均的赤道辐合线位于北纬5°左右。自夏至冬三个环型均向北移,冬季半球Hadley环型伸向夏季半球去。三个环型的强度都是冬季大。 对于1950年北半球10°—70°的角动量平衡也作了分析(图4),并绘制了这个空间中角动量输送流线图(图5),其中应该提出,就是通过东西风的界面流线是铅直的,也就是总的来说,在东风带里产生的角动量不是在水平方向上输送到西风带里去,而是在铅直方向上输送到低纬度的高空西风里去,再由那里在水平方向上送到中高纬度去。 最后对于平均纬圈环流的维持也作了讨论,结论是:在中高纬度大型扰动起着主导作用,在低纬度则平均经圈环流是重要的。     

非綫性效应在形成阻塞形势中的作用

本文討論了已經不稳定的扰动如何停止发展。扰动对基本气流作非线性的反馈,使扰动不再能从基本流場得到能量(位能或动能),于是扰动停止发展。在求解扰动涡度方程时,从略去非线性項的解作为第一近似的解代入非綫性項,重新解扰动方程,得到第二近似的解。在起始不长的时間內,第一近似已足够准确,然而时間稍长,則非线性項的訂正起重要的作用,它可以基本上改变了第一近似流場的形式,出現了閉合的高中心及Ω形流場。     

北半球大气中角動量的年变化和它的輸送机構

把30°N以北大气角動量平衡方程由七月積分到一月,則其中各項都可計算:此緯度以北大气相对西風角動量的改变可用Mintz平均西風冬夏分佈圖算出;地轉角動量的改变可用冬夏地面平均气压圖算出;通过30°N緯度的角動量的渦動輸送已为Starr和White算出,因此利用積分結果可求得30°N以北地面应力和山脈东西兩側气压差所引起的角動量消耗,結果与别的作者用别的方法所得數值極为符合。 作者更指出: 1.从夏到冬大型天气系統的角动量輸送勝过地面摩擦的消耗,从夏到冬西風环流增强的主要部分(約85％)即由於二者之差,西風环流增强的其餘一小部分則由於大气的質量平流,而引起地轉角動量的傳送。 2.角動量的输送,角動量的消耗以及西風环流强度都有年变化。但这种年变化並非正餘弦型,即从夏到冬的变化並不正是从冬到夏变化的反面,此种非对称性可由加熱过程和减熱过程的不可逆性解釋。在北半球从冬到夏对大气來说是加熱的,而从夏到冬大气失去熱量,因为加熟过程和減熱过程都不是可逆的,故从夏到冬的变化也不与从冬到夏的变化对称。 3.东風帶向西風帶的角動量輸送,主要發生於西風环流破坏的時候;主要發生於“引伸槽”和“引伸脊”的經度帶;同時也主要發生於大气的高層。     

从大氣環流變化論東亞过渡季節的來臨

自然季節的劃分無論是在氣候学工作上和天氣預告,特别是中、長期預告工作上都是一個很重要的問題。 我國勞動人民从很古的時候就把天文現象和产業生产的实踐結合起來劃分季節。近代从氣象观測的科学工作建立以後,人們更科学地依據大量的氣候資料按照     

西藏高原及其附近的流场结构和对流层大气的热量平衡

本文利用1954—1956年的高空及地面记录,作出了平均流场,并计算了垂直速度、冷暖平流及辐射等,得出下面几点结论:1)冬季在1.5千米及3千米的西风,在高原西边有明显的分支,东边有明显的会合,且在东西两边各有一“死水区”(风速很小),在高原北面形成了高压脊,而在其南面形成了低槽,到了6千米除了二个“死水区”消失以外,其余基本上没有变化。2)夏季1.5千米及3千米在高原附近的流线,绕高原作气旋性旋转,而到了6千米则相反而呈反气旋性旋转,其中心在高原西南部分,且随高度增加而向西偏。3)夏季在高原上基本上是上升运动,可能达到9千米;冬季在高原上估计可能是下沉运动(除西南角有部分上升运动)。4)夏季可以肯定高原是一个热源,而冬季除了西南角有—部分是热源外,其他地区可能是一冷源。