斜压半地转模式中的非频散周期解

给出了３个通量矢量，从而将非线性平流项表示为３个通量矢量的旋度和散度，它们分别对纬向风和经向风的低频加速产生贡献。经过卷积运算，还建立了低频变化的动力学模型。给出了通量矢量Ｅ．、Ｇ１．、Ｇ２．等的空间分布及其相应的流函数与势函数的水平分布和时间演变，从而指出，瞬变扰动间的相互作用对流动具有低频加速作用。     

积云对流在非地转非线性斜压扰动发展中的作用

本文得到积云对流潜热释放和非地转非线性效应控制增辐斜压扰动解析式及CISK-斜压联合不稳定性对波长的选择机制.以一个包含了Ekman层效应的二层模式分析表明: (1)在适宜的积云对流情况下,由平流扩散、Ekman层摩擦、静力稳定度和加热系数等物理因素相互制约,扰动最大增长率的波长是属中型扰动范围,即2000一4000公里波长的扰动是联合不稳定的最不稳定的波. (2)积云对流潜热是引起中型扰动不稳定的主要能量源,它既是扰动发展的驱动机制,又对发展的爆发提供了比从基本气流得到的能量大得多的有效位能,它激发了斜     

斜压大气中的特征波动和地转适应过程

本文对斜压大气的小扰动方程作了严格和全面的数学分析:论证了关于垂直边界条件的正确提法以及初始场一些特殊问题,澄清了迄今不正确的和混乱的提法;给出了解的存在、唯一和稳定性的证明。在这基础上,对大气的特征波动作了分类,并证明内波的能量总是向宇宙空间弥散掉,最终强度趋于零。因此,即使扰动的水平范围为无限,或者严格地考虑到地球表面为球面,也有地转适应过程,这是以在未研究过的机理。     

Wave-CISK的一个斜压半地转模式和低频振荡

本文建立了一个描写低纬大气运动的斜压半地转的wave-CISK模式,其中引入了一个反映CISK机制的无量纲的凝结潜热参数η(z),并求得了η=0和η≠0条件下wave-CISK模式的解析解,理论研究进一步说明wave-CISK机制对于大气低频振荡起重要的作用。     

三波作用下准地转模式的周期轨道存在性

鉴于准地转模式和n≥3动力系统周期轨道存在性对湍流结构的重要性,对模式的4个鞍型平衡点所对应的同(异)宿轨道进行了分析。结果表明:在Poisson辛叶上,模式除了存在4条同(异)宿轨道外,对于每一个中心型平衡点,均存在一列周期轨道环绕对应的中心。通过对扰动系统中心型平衡点附近周期轨道的讨论,获得了原始三波作用下准地转模式周期解存在的条件。     

地转气流中的重力惯性内波

梅雨锋暴雨是我国长江中下游地区夏季主要的灾害天气,一直以来是气象学研究的热点和难点,从上世纪30年代开始我国气象学家就关注并对梅雨锋暴雨进行了多方面研究,包括梅雨锋概念、结构、大尺度环流场、气候特征、多尺度特征及其形成的热力和动力机制等,为梅雨锋暴雨业务预报提供了理论指导和科学认识。本文主要概述了梅雨锋概念及其研究历程、重点详细阐述了相当正压型梅雨锋暴雨的结构、性质及其形成机理,总结了近年来造成梅雨锋暴雨的MCS的分类、结构特征及环境条件,地形对MCS的影响机理、MCS激发的动力机制等。

     

地转气流中的重力惯性内波

本文用一个一维线性的二层模式,分析了地转气流中重力惯性内波的动力学性质。讨论了重力惯性内波的不稳定性、相速度和群速度后,指出: 1)当地转风速大于重力内波波速时,某些尺度的重力惯性内波可以产生不稳定性,这种不稳定性可以用来解释某些中系统的发展。 2)某些波长的重力惯性内波,它的群速度可以大于相速度;因此在某一地区有中系统发展时,它的能量可以很快地传到下游,而在某下游产生新的系统。     

热带气旋运动和环境地转气流之间的关系

一、引言 50年代以来,对引导概念及其在预报的应用已作了许多重要的研究。多数研究表明,对流层中层的基本气流或深厚层的气压加权平均气流可以作为热带气旋运动的引导气流。许多作者讨论了涡旋运动对基本气流的偏差,但研究结果互相矛盾。这就导致了本文的研究。     

正压半地转模式中的非频散周期解

本文求得正压半地转模式中非线性正压Rossby波的非频散周期解的存在条件与解。论证了Taylor展开的可能性，并给出了相应的无量纲a判据。最后给出了非线性特征波动的波速公式及波参数间的一些诊断关系。     

大尺度大气运动的倍周期分叉和流型的非周期演变

本文提出了一个控制斜压准地转气流运动的八维非线性自治系统。随着非绝热强迫参数的变化,流型的演变显示出倍周期分叉,比值(r2-r1)/(r3-r2)近似等于Feigenbaum普适常数。越过分叉点r∞后,形成具有四片的怪引子,其结构与三维的Lorenz怪引子及Rössler怪引子不同。     

非纬向基本气流的斜压不稳定

本文用分层两层模式研究了在一般非纬向基本气流情况下的斜压不稳定.通过比较分析,给出了基本气流对斜压不稳定的影响,结果表明,在非纬向基本气流情况下,更有利于出现斜压不稳定.将非纬向基本气流的斜压不稳定理论用于高纬度地区的大气运动,说明了高纬度地区常见的小扰动强烈发展,是切变基本气流所驱动的一种“涡旋波”的斜压不稳定.     

低纬斜压两层模式大气半地转适应过程

利用斜压两层模式研究了赤道平面近似下的低纬热带大气适应过程。指出低纬斜压大气适应过程主要受重力惯性内波控制。通过重力惯性内波对初始非地转能量的频散，使纬向运动达到地转平衡，而经向维持非地转运动，正压模式下称为半地转平衡，斜压模式下称为半热成风平衡。通过对垂直运动方程的求解，可知，垂直运动只与重力惯性内波相联系，其产生与初始斜压位涡度无关，而只与初始时刻的垂直运动和垂直运动倾向有关，半地转适应使运动趋向水平运动。讨论了半热成风平衡的建立及其物理机制，指出由于重力惯性内波激发出垂直运动，与垂直运动相联系的水平辐合辐散调整流场和温度场之间的关系，使温压场最终达到半热成风平衡。通过对适应过程终态的分析，指出平均温度场和切变流场之间的适应方向决定于初始非半地转扰动的尺度与斜压Ｒｏｓｓｂｙ变形半径有关的特征尺度的比值，当比值大于１时，切变流场向平均温度场适应；当比值小于１时，平均温度场向切变流场适应     

夏季季风平均纬向气流的正压和斜压不稳定度

本文采用10层准地转模式对7月份水平和垂直切变的平均季风气流的正压和斜压不稳定度进行了数值研究。结果得出,其最不稳定型具有3000公里左右的波长和15米/秒左右向西的相速度,最主要的能量转换是由纬向动能变为涡动动能。最不稳定型的结构是这样的,最大振幅集结在150毫巴左右,而其最低层的振幅却小得可以忽略不计。150毫巴纬向气流的正压不稳定似乎是最不稳定型的主要激发机制,它与季风季节在对流层上层所观测到的向西传播的波动情况是相类似的。其结果进一步指出,平均季风气流的正压和斜压不稳定不能解释季风低压的形成问题,这个季风低压在低层有着最大的振幅,而在200毫巴却很少被发现。     

夏季江淮气旋的准地转诊断分析

本文通过实例计算,讨论了包含潜热的淮地转ω方程在夏季江淮气旋活动及梅雨暴雨预报中的适用性,并分析了绝热因子和非绝热因子的贡献。主要结论有:(1)上述方程可以较准确地确定上升、下沉区及其主要中心的位置;(2)垂直运动的符号基本上可由绝热因子确定,潜热加热对上升运动起增辐作用;(3)稳定性降水对地面低压中心的生成起主要作用;(4)可以通过计算500hPa Q矢量散度来预报降水区、暴雨区及气旋波活动的位置。     

北半球三层准地转波谱模式

文中,非线性项的处理用了变维方法,纬向的“完全的谱方法”及经向的“准谱方法”,既有利于克服非线性不稳定,且能大大节省计算量及存储量,使之能在小型计算机上实现其程序设计。通过设计多个地形曲面的办法来考虑地形的作用。在时间差分格式中,将时间步长取成波数的函数,有利于节省计算量。这模式从一九七四年九月开始进行了较多个例的预报实验,其72小时以内的预报效果是比较好的。     

斜压性对地转动量Ekman流的影响—理论分析

本文研究了斜压效应对地转动量Ekman流的影响。利用两变量奇异摄动方法求得了边界层中风场及顶部垂直速度的前二级一致有效渐近解析解，解中明显地反映了斜压情形地转风随高度变化（即热成风）的影响，尤其是其中一级近似解完全由热成风影响所致。在边界层顶垂直速度的解中导出了三种由斜压效应引起的Ekman抽吸新物理因子，即热成风形变、热成内涡度及热成风涡度交叉项等抽吸因子。分析表明，这些因子只在具有水平温度梯度不均匀的系统（譬如锋区）中方能出现。文中还对锋区内上述三种抽吸因子的动力特征作了具体的分析，指出在锋区这 样的强斜压系统中，此三种抽吸因子的贡献是显著的。下一文中，我们将利用本文所得理论解对斜压效应进行具体的定量计算。     

斜压性对地转动量Ekman流的影响——理论分析

本文研究了斜压效应对地转动量Ekman流的影响。利用两变量奇异摄动方法求得了边界层中风场及顶部垂直速度的前二级一致有效渐近解析解,解中明显地反映了斜压情形地转风随高度变化(即热成风)的影响,尤其是其中一级近似解完全由热成风影响所致。在边界层顶垂直速度的解中导出了三种由斜压效应引起的Ekmon抽吸新物理因子,即热成风形变、热成风涡度及热成风涡度交叉项等抽吸因子。分析表明,这些因子只在具有水平温度梯度不均匀的系统(譬如锋区)中方能出现。文中还对锋区内上述三种抽吸因子的动力特征作了具体的分析,指出在锋区这样的强斜压系统中,此三种抽吸因子的贡献是显著的。下一文中,我们将利用本文所得理论解对斜压效应进行具体的定量计算。