CISK 影响下的线性和非线性惯性重力波

利用板对称的大气动力学方程组,考虑线性和非线性两种CISK加热过程,由行波法和非线性常微分方程定性理论,讨论了CISK影响下的线性和非线性惯性重力波的稳定性,以及CISK对惯性重力孤波强度和宽度的影响。结果指出,线性CISK既影响孤立波的强度,又影响孤立波的宽度,而非线性CISK只影响孤立波的强度。     

斜压基流中的非线性中尺度重力惯性波

本文使用行波法分析求解y-z平面上的二维流体非线性动力学方程组，在斜压基流的背景场下讨论了CISK加热影响下的粘性非线性椭园弦波以及重力惯性弧立波的特征，一般情况下，中高纬度地区层结较稳定在呈气旋性切变的强斜压性基流背景场之中，CISK加热系数ηb较小而ηd较大影响下的重力惯性弧立波表现为陡而范围小的特征，也就是说，在较小的中尺度范围内，集中产生较为强烈的灾害性天气。     

地形对重力惯性波发展的影响

本文研究了具有南北坡的地形对重力惯性波发展的影响。利用WKB方法，建立了含地形作用的重力惯性波能量方程。研究结果表明:在层结稳定的情况下，当扰动“上坡”（沿地形高度的升度方向传播）时，其能量将减少，即扰动将减弱；当扰动“下坡”（沿地形高度的负升度方向传播）时，其能量将增加，即扰动将发展。如层结为不稳定，情形则相反，即扰动“上坡”时将发展，“下坡”时将减弱。此外，文中对波动的稳定性问题也作了一些讨论。     

非线性惯性重力内波的特征及天气意义

对大气非线性惯性重力内波方程组,利用相平面分析法导出了相应的ＫｄＶ方程。采用直接积分法求出两类有意义的孤立波解,讨论了波解的基本特征,并着重分析了一类奇异孤立波与某些天气系统（如青藏高原５００ｈＰａ低涡）的可能联系。     

对流和加热对重力惯性波的激发

用线性模型讨论了对流和加热对重力惯性波的激发，分别讨论了初始垂直速度扰动和初始位温扰动及大气内部加热在静态层结大气中激发的重力惯性波，及重力惯性波过程引起的大气温压场的变化。得到的结果可以帮助理解中小尺度系统的发生发展，对流过程与环境大气的相互作用。     

切变基流中惯性重力波的发展

采用分层浅水波方程、一简单的二层模式和ＷＫＢ方法，考虑基本气流的垂直切变，水平切变以及地形的影响，分析了惯性重力波的发展变化，得到有关导式波和曳式波发展的环境条件。     

对流和加热对重力惯性波的激发

用线性模型讨论了对流和加热对重力惯性波的激发，分别讨论了初始垂直速度扰动和初始位温扰动及大气内部加热在静态层结大气中激发的重力惯性波，及重力惯性波过程引起的大气温压场的变化。得到的结果可以帮助理解中小尺度系统的发生发展、对流过程与环境大气的相互作用。     

垂直切变和地形影响下惯性重力波的发展

采用分层浅水波方程和ＷＫＢ方法，分别讨论了在基流垂直切变和地形的影响下，二维惯性重力波的稳定性及其发展，并根据理论结果试图解释１９９２年６月２１日发生在京津冀的一次飑线演变与惯性重力波之间的关系，这可能为飑线预报提供一种思路     

风速垂直切变下非均匀层结大气中重力惯性内波的稳定性

本文应用WKB方法研究了在弱非均匀层结大气中,当基本气流具有弱垂直切变时,重力惯性内波的稳定性问题.由导得的波能量方程出发,分析了风速垂直切变及非均匀大气层结对重力惯性内波波能变化率的影响.     

QBO形成过程中重力内波的活动特征

本文利用一个沿赤道的经度-高度二维原始方程模式，在下边界处采用一个东传、波数为1（波1E）和一个西传、波数为2（波2W），相速度绝对值均为31 m/s的两个波作为强迫波，对赤道平流层低层的大尺度运动进行了模拟，再现了平均纬向流的准两年周期振荡（QBO）式变化，振荡周期约为36个月，东西风带的最大风速达48 m/s，远远超过两个强迫波的相速度。波动分析表明，通过波与波的非线性相互作用，产生了许多新波，新波中波数为1的西传波（波1W）和波数为2的东传波（波2E）在QBO形成过程中起了一定的重要作用，强迫波1E和2W可分别将西风带和东风带加速到31 m/s，对于东风带，相速度约为91 m/s的波1W可进一步加速平均流到48 m/s]；而对于西风带，波2E在20 km以下对平均流有一定的加速作用，最大风速的产生则是由波1E的自加速引起的。     

大气对流层重力波研究进展

重力波对暴雨等强对流天气有着触发机制的作用,甚至影响着大气环流、大气结构和演变.综合近50年来国内外有关大气对流层重力波的研究成果,为重力波的进一步研究提供参考.多年研究表明：暴雨等强对流系统、山脉地形等为对流层重力波波源;重力波强度与风垂直切变、背景绝对涡度成正比,传播速度与波的振幅、水平波宽成正比,重力波在稳定大气中得到了加强,潜热加热有利于重力波的形成;重力波的探测手段为微压器、卫星、雷达观测等,通过重力波探测目前基本掌握了重力波的日、月、季节的活动规律.     

从Rossby波能量频散理论到准定常行星波动力学研究的发展

本文是为纪念叶笃正院士诞辰百周年和他对大气动力学发展的重大贡献而撰写的.叶先生在20世纪40年代所提出的罗斯贝波能量频散理论不仅至今仍广泛应用于天气预报,而且开创了准定常行星波动力学的研究.在罗斯贝波频散理论的启迪和引领下,行星波动力学和大气环流异常遥相关的研究取得重要进展.特别是关于准定常行星波在二维和三维球面大气的传播特征以及北半球夏季大气环流异常的EAP(East Asia-Pacific)型和"丝绸之路(Silk Road)"型遥相关及其机理已做出系统的研究,本文简要地回顾这些研究.并且,本文还回顾了在叶先生所提出罗斯贝波能量频散理论的引领下,近年来我们关于东亚冬、夏季风和我国气候灾害的年际和年代际变化的内动力学机理研究所取得的进展.     

圆形涡旋中的惯性重力内波不稳定和对称不稳定

用Boussinesq近似下的轴对称径向二维柱坐标系中的线性扰动方程组，讨论了圆形大气涡旋系统中扰动的惯性重力不稳定和对称不稳定。在环境为正压情形时，惯性重力内波不稳定的条件为#A(μj/R0)2N2+n2F2<0；当环境为斜压时，具有平行型扰动特征的惯性重力波发展的条件为Ri＊<1-[(3/2)+m]2，此时表现为对称不稳定。可见，惯性重力内波不稳定和对称不稳定都可作为台风、气旋一类圆形涡旋中扰动形成和发展的机制。     

切变基流对赤道大气波动稳定性的作用

在赤道β平面近似条件下，使用纬向切变基流下线性化Boussinesq方程组，分析了在纬向切变基流下几种赤道大气波动的稳定性特征。研究结果表明，基本气流的水平切变对赤道大气波动起到不稳定的作用，但是对赤道大气Kelvin波的频率、稳定性以及传播的相速度并不起作用。基本气流的水平切变使得相对于基本气流向东传播的重力惯性内波相速度减慢，而使得相对于基本气流向西传播的重力惯性内波的相速度加快，却造成相对于基本气流向西传播的Rossby波相速度减慢。基本气流的水平切变对于对赤道混合Rossby-重力惯性内波的影响主要取决于纬向波数k值的范围大小。当纬向波数k值较小时，基流的水平切变使得相对于基本气流向西传播的混合Rossby-重力惯性内波相速度加快；而当纬向波数k值较大时，则使得相对于基本气流向西传播的混合Rossby-重力惯性内波相速度减慢。在半地转近似下，风速水平切变的存在，会使得波长较大（纬向波数k→0）的赤道Rossby波相对于基本气流向西传播的相速度减慢；而风速垂直切变的存在，必然会引起这种波长较大（k→0）的Rossby波出现不稳定增长，同样也会造成赤道Rossby波相对于基本气流向西传播的相速度减慢。最后通过扰动发展能量方程，说明了基本气流的水平切变和垂直切变可以为扰动的发展提供能量来源。     

三维多层流过山产生的山地重力波研究

为了研究了三维多层气流过山产生的三维山地重力波和大气船波动力学理论,在本文中,改进了一个多层流过山的三维山地重力波的线性理论计算模式,分析了三维多层流过孤立山地产生的三维山地重力波和大气船舶波的物理机制及其表现特征。揭示了多层流过孤立地形产生发散模态和横波两种模态拦截背风波的气象条件,增强了人们对山地重力波动力学的理解和对山脉重力波及其相联系的山脉天气的预测能力。     

Investigating the Dominant Source for the Generation of Gravity Waves during Indian Summer Monsoon Using Ground-based Measurements

Over the tropics,convection,wind shear(i.e.,vertical and horizontal shear of wind and/or geostrophic adjustment comprising spontaneous imbalance in jet streams) and topography are the major sources for the generation of gravity waves.During the summer monsoon season(June-August) over the Indian subcontinent,convection and wind shear coexist.To determine the dominant source of gravity waves during monsoon season,an experiment was conducted using mesosphere-stratosphere-troposphere(MST) radar situated at Gadanki(13.5 N,79.2 E),a tropical observatory in the southern part of the Indian subcontinent.MST radar was operated continuously for 72 h to capture high-frequency gravity waves.During this time,a radiosonde was released every 6 h in addition to the regular launch(once daily to study low-frequency gravity waves) throughout the season.These two data sets were utilized effectively to characterize the jet stream and the associated gravity waves.Data available from collocated instruments along with satellite-based brightness temperature(TBB) data were utilized to characterize the convection in and around Gadanki.Despite the presence of two major sources of gravity wave generation(i.e.,convection and wind shear) during the monsoon season,wind shear(both vertical shear and geostrophic adjustment) contributed the most to the generation of gravity waves on various scales.     

基本气流对赤道Rossby波和重力波的影响

应用考虑基本气流作用的赤道β平面线性模式,分析了基本气流对赤道Rossby波和重力波的影响。分析表明,基本西风气流中西传的赤道Rossby波和西传重力波仍有混合现象,基本西风气流将使Rossby波出现不稳定增长,而基本东风气流中的Rossby波和重力波是完全可分的。