斜压大气中地形扰动过程的一个数值试验

本文应用了考虑地形边界的三层模式对一个纬圈环流的初始理想场进行了60小时地形扰动过程的数值计算。试验结果表明地形扰动影响具有一定的时滞性(扰动过程在48小时后才趋于相对稳定状态)。其次,西藏高原对带状流的强迫分支(绕流现象)在计算结果中有较明显的反映。在半球范围内形成的地形槽脊位置基本上亦与环流平均槽脊位置较为相似,这表明模式中所取边界条件的基本适用性。     

斜压大气中的地形扰动

本文主要讨论地形对天气系统的影响,研究了斜压大气中地形背风气旋的问题。用小参数法简化基本运动方程,利用青藏高原和落基山脉的实际地形,采用FFT的数值方法,考虑了不同地形、风切变、大气层结等诸因素对地形扰动的影响。结果表明:青藏高原和落基山脉东侧的地形扰动与统计结果较一致;层结对地形扰动的影响较敏感。     

斜压大气中尺度横波扰动的发展

为探索带状中尺度扰动发生发展的可能性及其对深厚对流云团的启动和组织作用。本文利用准动量无辐散二维模式讨论了斜压切变基流上中尺度横波扰动的发展问题。首先导出波能密度和波作用量，然后利用ＷＫＢ方法分析了波包的传播，建立波作用量方程，进而从波作用量方程出发，分别讨论了大气中各种层结下横波型扰动发展的物理背景条件。     

波状基本气流中的若干扰动动力学问题

纯粹的平直西风是非常少见的。在平均图上大槽大脊非常清楚。这些平均槽脊表示在大气中有着位置比较稳定不变的大型扰动。波谱分析的研究证实了这一点。因此环流的最基本状态是波状的西风带,而不是平直西风带。本文就是研究波状西风带中扰动动力学。由扰动方程中可以看出通过西风带中的基本波动,不同波长的扰动有了相互制约的关系。以平直西风为基本气流的扰动方程中不出现这种现象。 本文给出了若干扰动相互制约的规则,并研究了初值为一单波的扰动在波状西风带中的演变过程。理论计算给出了若干符合于观测事实的现象,尤其是一个槽的加深过程颇似Bjerknes辐散槽的模式。     

旋转大气中有限振幅扰动波包与基本气流的非线性共振相互作用

本文应用多重尺度法研究了在旋转球面上正压大气中有限振幅扰动波包与纬向基本气流的非线性共振相互作用.首先,导出了同时包含色散效应和耗散效应的三波共振非线性耦合方程.然后,在零耗散极限和无规相位近似下,求得了不同模态波包的非线性共振耦合方程.并着重讨论了有限振幅扰动波包与纬向基本气流之间的能量输运过程.结果表明,在旋转球面上正压大气中的有限振幅扰动波包通过非线性共振相互作用能够激发出纬向基本气流,而且其能量最终都要输运给纬向基本气流,直至大气运动成为完全的带状环流为止.从而阐明了非线性共振相互作用是大气旋转适应过程的重要物理机制.     

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.     

正压大气与斜压大气

正压大气是一种假设的大气状态。在这种大气中,等压面和等温面在所有高度上都相重合。这样,等压面上各点温度相同,其坡度随高度不改变。所以,在正压大气中,地转风随高度也不改变,即热成风为零。 “正压”概念虽然是一种理想的大气状态,但应用这一概念分析某些大气问题时,却能得出近似于实际大气的某些有用的结论。例如,罗斯贝     

斜压大气中飑线的非线性过程与K-dV方程

本文从理论上证明斜压非静力平衡大气中飑线的形成与演变和正压大气中一样可以归结为一类由K-dV方程所描述的大气孤波.讨论了在具有垂直切变的基本气流中这类孤波的结构特征,并与观测事实作了对比.当沿着低空急流出现有限宽度的初始扰动时,这种孤波可以被激发出来.当扰动的强度与宽度达到一定值时,还将形成一种孤波队列.这正是大气中所观测到的飑线或雷雨列队现象.     

初始扰动垂直结构对热带斜压大气半地转适应过程的影响

文中利用一个半位势涡度时间不变式对热带斜压大气地转适应过程中的尺度准则进行了研究。结果表明 :对深厚系统而言 ,只要初始扰动的纬圈特征尺度足够大 ,则不论其初始扰动的经圈特征尺度多大 ,适应后的压力场的变化都很大 ,而纬圈流几乎维持不变 ,压力场向纬圈流适应 ;至于浅薄系统 ,对纬圈和经圈特征尺度都很大的初始扰动而言 ,适应后的压力场易于维持 ,主要是纬圈流向压力场适应 ;但当初始扰动呈现出纬圈型扰动特征时 ,适应后的压力场变化也很大 ,压力场向纬圈流适应     

斜压大气中尺度扰动的有限振幅对称不稳定

本文通过一个非地转、非静力的Eady模式讨论了斜压粘性流中的非线性对称不稳定。采用具有常值水平和垂直切变的基本场,考虑扰动沿基本气流方向不变,应用摄动方法,得到了非线性情况下扰动振幅的特性方程。结果表明,当δ>0时(δ是进行稳定性分析时所选取的无量纲小参数),振幅|A(T)|存在两个有意义的平衡点|A|_(b1)=0和|A|_(b2)=(-μ_2/μ_1)~(1/2)(μ_1,μ_2是和流体性质、区域大小以及波参数有关的量),|A|_(b1)为不稳定平衡点,|A|_(b2)为稳定平衡点。因此,不论初态如何,终态都趋于稳定平衡点,出现有限振幅现象。当δ<0时,振幅|A(T)|仅有一个有意义的平衡点|A|_(b1)=0,且为稳定平衡点。线性分析所得结果为非线性结果的特例。     

INTERACTION BETWEEN ATMOSPHERE AND OCEAN AND TELECONNECTION IN THE ATLANTIC DURING THE COLD SEASON

In this paper,the WA teleconnection pattern of SST in the Atlantic during the cold season is confirmed.The resultsshow the WA pattern of atmosphere is linked to the SST pattern and relative higher frequencies account for most of theWA signal.The linked pair of atmosphere and ocean patterns might be mutually supportive and exhibit“quasi-annualcycle”.The possible explanation for the polarity reversal of WA pattern is also discussed.     

正压大气中的波流相互作用及Sine-Gordon方程

从正压涡度方程出发,利用截谱方法,讨论波动与基本流之间的相互作用,得到了波流之间能量转换的条件。在引入时空缓变量后,导出Sine-Gordon方程,并求得了孤立子解。     

稳定的和不稳定的斜压行星波

本文采用两层模式,初步地应用“时空同化”的自然观,引进空间不稳定性观点,把空间不稳定性和时间不稳定性结合起来,研究振幅随纬度变化的斜压行星波的存在范围和其稳定性;得出了稳定的和不稳定的斜压行星波及其空间不稳定判据,并对传统的斜压行星波不稳定理论和判据作出鉴定,重新提出了斜压行星波时间不稳定判据,并讨论其物理含义;还得出了高层和低层斜压行星波相互强迫振动的机制以及不同纬度间扰动振幅的关系。     

INTERACTION BETWEEN WAVES IN LOW-LATITUDE ATMOSPHERE AND TROPICAL LOW-FREQUENCY OSCILIATION

This paper is an attempt to reveal the dynamic mechanism of low-frequency oscillation(LFO) in tropical atmosphere. A two-level model on equatorial β-plane which includes the equation of water vapor evolution and the interaction between condensational latent heating due to convection and large-scale dynamic processes is developed. The difference in both heating capacity and moisture evaporation between underlying land and ocean surfaces is also taken into consideration. Firstly, the eigenmode in this model is analysed to reveal the effect of convective heating on equatorial waves. It is found that with this heating, all the waves including Kelvin waves, Rossby waves, gravity waves and mixed Rossby-gravity waves, are slowed down, thus frequency differences between fast and slow waves are reduced. Therefore these waves are more likely to interact with each other, causing the perturbations to propagate eastward very slowly and producing LFO. The comparison between results of dry and moist model integration has confirmed the conclusion from dynamic analysis.     

斜压大气中双涡自组织与台风形成的初步研究

从数值研究和个例分析两个方面讨论了斜压大气中双涡自组织与台风形成的关系.首先,利用PSU/NCAR 第五代数值天气预报模式(MM5),设计了6个弱环境流场下的理想试验,研究斜压大气中双涡自组织对台风形成的影响,结果表明:斜压大气中双涡自组织存在一个临界距离dc,其值在380 km左右.当双涡间距d≤dc时,双涡可以自组织形成台风环流,当d>dc时,自组织现象不能发生.其次,选取一个对我国有重要影响典型台风个例,分析双涡自组织对其形成的影响,结果表明双涡自组织过程是对我国有重要影响台风形成的典型方式之一.     

斜压大气中环流非对称结构与台风移速关系的数值研究

采用4层准地转斜压模式,在无环境气流的情况下,进行了两次数值试验,研究了台风环流不同方位、不同半径处的非对称程度与其中心移速的关系,以及不同层次台风环流的非对称结构与台风移速的相关性。结果表明:(1)距台风环流中心100～300kｍ的东-西向和东北-西南向非对称程度与其东西向移速有稳定的强负相关,200～500kｍ的东南一西北向非对称程度与其南北向移速有稳定的强正相关。(2)模式最下层环流的非对称结构与台风移速的关系最密切。在该层,距中心100～400kｍ的东-西向和东北-西南向非对称程度与台风沿东西向移速密切相关,100kｍ以外的东南一西北向非对称程度与台风沿南北向移速密切相关。     

北半跨冬半年大西洋地区海气相互作用及其遥相关

本文分析表明,冬半年大西洋海温场及其海气的相关场都具有明显的WA型遥相关结构,且主要是海温相对较高频率变化的贡献。海气系统的这种遥相关结构是互相维持的,它们具有准一年的振荡周期。WA型的振荡变化对中高纬以及热带地区的环流和大气有着重要的影响。