切变基本纬向流中赤道Rossby包络孤立波

利用多重尺度摄动法，从描写赤道Rossby波的正压大气位涡度方程中推导出在切变基本纬向流中非线性赤道Rossby波包演变所满足的非线性Schrodinger方程，并得到其单个包络孤立子波解，分析基本流切变对非线性赤道Rossby波动的影响。     

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。     

北太平洋SST涛动与华北夏季降水异常

本文给出了热带地区大气边界层顶的垂直速度,并以此对积云对流加热进行了参数化。用垂直二层楼式讨论了在积云对流加热作用下赤道波的线性稳定性性质。结果表明,在加热强度因子η=O(1)的情况下,由波动自身在大气低层的辐散辐合进行参数化的积云对流加热仅仅引起波动的频率修正,它对波动的不稳定增长率没有贡献;而由边界层旋转抽吸进行参数化的积云对流加热可直接引起波动的不稳定增长。当η>0.5时,由边界层旋转抽吸进行参数化的积云对流加热便使赤道波出现不稳定增长;重力型波动均存在有限波长的最大增长率;Rossby型波动的不稳定增长率远较重力型波动大。此外,由边界层旋转抽吸进行参数化的积云对流加热也会引起波动的频率修正。在此修正下,Kelvin波成为频散波.     

基本气流的垂直切变对热带行星尺度大气波动的影响

通过一个赤道β平面上的绝热无摩擦的两层模式,讨论了线性垂直切变的纬向基本气流对热带行星尺度大气波动的影响。在长波近似下,当有纬向基本气流垂直切变时,可得到与东传Kelvin波和西传Rossby波对应的不稳定模态。对不稳定的Kelvin波模态,其相速受垂直切变的影响不大,而对不稳定的Rossby波模态,切变越大,西传速度越小。基本气流的垂直切变主要影响热带Rossby波。     

赤道地区向西传播的40天周期低频波

本文用滤波和EOF位相合成技术对1981年7—12月份赤道地区出现的向西传播的40天周期低频波进行了分析。结果认为东太平洋地区从南半球到北半球的越赤道40天周期温度波是产生这种西传波的主要原因。这种波动主要产生于两个源地:一个是赤道150°E附近的对流层下层;另一个是110°W的赤道对流层上层。这两处产生的低频波性质不一样,前者与对流密切相关。通过计算整层积分的非绝热加热Q_1和水汽汇Q_2,结果表明Q_1加热中心在东太平洋也有越赤道传播。在150°E以西Q_2加热中心是向西北传播的,与低频波方向一致,Q_1的传播特征不明显,这说明西太平洋地区的热带对流可能有这种周期振荡。     

亚洲夏季风爆发与热源强迫下的热带大气Rossby波

对南海夏季风爆发前的风场和局地对流凝结加热强迫作用进行了合成分析, 表明南海夏季风爆发前局地对流凝结加热作用对与南海夏季风爆发密切相关的低频涡对的产生起着重要作用.然后, 从动力学的角度研究了带有外部热源强迫的赤道β平面上的Rossby波, 利用Gardner-Morikawa变换和摄动展开方法, 得到了热源强迫下描写赤道Rossby的mKdV方程, 进而得到了不同热源形式下切变气流中赤道非线性Rossby波的解析解.结果表明, 不同类型的热源对赤道Rossby波的结构起着非常重要的作用, 同时也为南海夏季风爆发前低频涡对的形成给出了一种动力学解释.     

切变基流中赤道Rossby包络孤立波(英文)

利用一个简单的赤道β平面浅水模式和多尺度摄动法，从描写赤道Ｒｏｓｓｂｙ波的正压大气位涡度方程中推导出在切变基本维向流中赤道Ｒｏｓｓｂｙ波包演变所满足的非线性Ｓｃｈｒｏｄｉｎｇｅｒ方程，并得到其单个包络孤立波子波解，并分析基本流切变对非线性赤道Ｒｏｓｓｂｙ孤立子的影响。     

对流凝结加热和垂直风切变对行星波垂直传播的影响

本文从理论上分析研究了对流凝结加热和垂直风切变对大气行星波垂直传播的影响。结果表明,对流凝结加热有抑制行星波垂直传播的作用;基本气流的西风(正)垂直切变对行星波的垂直传播有利,而东风(负)切变却对行星波的垂直传播有阻碍作用。 进-步分析还发现,垂直风切变对行星波垂直传播的影响以在中高纬度地区更为显著;对流凝结加热对行星波垂直传播的影响在热带地区更值得重视。并且,垂直风切变和对流凝结加热的影响可能是使得大气中板地波导更显著的重要原因之一。      

辐射冷却与低频振荡中的宽频带现象

利用赤道Ｂ平面近似和长波近似分析了辐射冷却效应对热带地区纯斜压低频波的作用,发现辐射冷却并不仅是对波动的发展起阻尼作用。在辐射对流的微妙平衡条件下,辐射冷却通过调整对流加热垂直廓线而影响低频波相速度和波动周期,使之呈现出宽频带的现象。而非绝热加热强度也并非越大越好。只有在强度适中的情况下,低频波才会被激发和维持下去,并出现宽频带现象。要得到适中的加热强度,辐射冷却的的影响不容忽视。     

基本流场切变对赤道长Rossby波的影响

文中应用赤道β平面近似 ,建立一个简单的斜压大气半地转模式 ,在热力学方程中引入表征基本位温场 (θ)经向分布特征的无量纲参数 σ,对线性化的扰动方程进行了频率分析 ,研究基本位温场经向非均匀分布以及基本气流垂直切变对赤道纬向超长尺度 Rossby波动的影响 ,并指出仅考虑基本气流垂直切变或者基本位温场变化的作用是不合适的。定性分析结果表明 :基本位温场经向温差必然有基本气流垂直切变与其相匹配 ,而基本气流垂直切变将导致赤道长 Rossby波动不稳定并影响其纬向传播速度     

Unstable tropical air-sea interaction waves and their physical mechanisms

In this paper, the tropical air-sea interaction is discussed by using a simple air-sea coupled model, in which the inertia-gravity waves are filtered off and only the equatorial Rossby waves are reserved in both the atmosphere and the ocean. There exist two kinds of air-sea interaction waves in the coupled model, that is, the high-frequency fast waves and the low-frequency slow waves. The phase speed of the fast waves is westward and the frequencies are close to those of the equatorial Rossby waves in the atmosphere. The slow waves propagate westward in the part of short wavelengths and eastward in that of long wavelengths. There exist instabilities for both the westward and eastward propagating slow waves. If the fast waves are filtered off, there is little effect on the slow waves which have great in-fluence on the long range process in the tropical air-sea coupled system. According to the tropical air-sea interaction waves we obtain here, a possible explanation to the propagating process of ENSO events is given.     

Experimental study of the relationship between the wave groupiness and wave height

It is demonstrated that the greatest influence of the variations in the groupiness of storm waves in the Baltic Sea concerns the highest waves. The variations in the height of less high waves are defined by wind speed. It is revealed that the height of 3% of the highest waves depends on their bandwidth: higher and lower waves are characterized by the larger and smaller set of frequencies, respectively. The significant wave height does not almost depend on the bandwidth. It is found that the spectrum of storm waves in the southwestern part of the Baltic Sea has a multi-peak structure which reflects the complex structure of waves consisting of several wave systems. Envelopes and individual waves of different frequency ranges superimpose, and extreme waves are generated. The probability of occurrence of extreme waves is maximum at the moments of the maximum development of wave groupiness.     

低纬大气滤波模式研究

本文从描写低纬大气运动的方程组出发,采用半地转模式和准地转模式对低纬快速波动进行了滤除,这些模式仅含低频的Rossby波。分析指出:低纬半地转模式可以滤去高频波动,但得到的是波数k→0的Rossby波;而低纬准地转模式不但可以滤去高频波动,而且得到的是不受歪曲的Rossby波。 在滤波的基础上,本文分析了由Rossby波引起的低频振荡周期。      

论陆架波系动力学及其在厄尔尼诺信号传播中的作用

文中讨论了陆架波系和赤道波系在动力学上的相似性，和赤道波系一样，陆架波系也由惯性重力波、Ｋｅｌｖｉｎ波、Ｒｏｓｓｂｙ（长、短）波和有条件的Ｒｏｓｓｂｙ－重力混合波组成。指出，当　海洋三边存在陆架而一边为赤道时（如北太平洋），则陆架波系和赤道波系中的Ｋｅｌｖｉｎ波，　将以逆时针方向携带信号绕海盆一周，而两个波系中的Ｒｏｓｓｂｙ长波，将以顺时针方向绕海盆一周，即通过陆架波和赤道波为海洋中某些信号的传播组织成一个绕海盆的环路。这种物理　过程可望用以解释发生在海洋中的某些长周期现象，如Ｅｌ　Ｎｉ　ｏ现象。文中进一步　讨论了陆架波的各种简化运动。     

Nonlinear waves in barotropic model

In this paper, from the system of equation describing a barotropic atmosphere using the method of Taylor expansion for the nonlinear terms, the periodic solutions of the nonlinear inertio-surface gravity waves and Rossby waves have been obtained.The finite-amplitude nonlinear inertio-surface gravity waves and Rossby waves with horizontal divergence satisfy all the KdV equation. The solutions are all the cnoidal function, i, e, the cnoidal waves which in-clude the linear waves and form the solitary waves under certain conditions. For the finite-amplitude Rossby waves with horizontal divergence, we find the new dispersive relation including both the wave number and the amplitude parameter. In case of small amplitude it is reduced to the Yeh formula. It is shown that the larger the amplitude and width, the faster the finite-amplitude inertio-surface gravity waves and the slower the finite-amplitude Rossby waves with horizontal divergence propagate. The blocking or cut-off system in which the amplitude and width are large may be considered as Rossby solitary waves.     

距平模式季预报初始场滤波及时间过滤方案的试验研究

本文用地气耦合非定常距平模式对1980～1982年及1986～1988年共6年的个例进行了距平场的季（3～6月）预报试验。通过两种方法,一是在时间积分过程中改变时间过滤公式中的过滤系数β（分别取为0.05和0.1）;二是对初始场进行滤波和不滤波的比较试验来考察高频扰动及非行星波对距平场月、季预报的影响。试验表明,行星波和大气长波对距平场的月和季演变有不同的作用。长波对月以内的过程作用较大,滤掉长波使预报效果变差。而长波对季以上过程的作用较小,甚至有某种干扰性的“噪声”作用,滤掉长波使季预报的效果得到改进。     

理想海域中台风引起的潮、流及波的分析 Ⅱ.海岸及陆架的影响

采用理想的大陆架地形和台风模型计算了不同方向登陆的台风所激发的海洋响应。结果表明,岸边的潮位变化主要是由于台风引起的强迫振动造成的。而对于登陆型台风来说,在远离台风路径的地方,潮位的变化则是由于边缘波效应。对地平直海岸和二维大陆架,自由边缘波的振幅远小于强迫波的振幅。平行海岸移行台风在岸边产生随台风一起移动的强制波,其中当台风沿着与Kelvin波相同的方向移行时,岸边有陆架波产生,反之则没有陆架波。此外,还讨论了与风暴潮相关的近岸环流。     

对热带不稳定海气相互作用模式的改进

对以前提出的热带海气相互作用模式［１］风应力的参数化作了改进。和以前一样，在这个耦合模式中，滤去了大气和海洋中的重力惯性波，只保留了向西传播的Ｒｏｓｓｂｙ波。但经过海气相互作用后，理论分析指出，在耦合模式中存在着快的和慢的两类波动。快波频率的实部、即其相速度是向西传的，并接近于未经海气相互作用时大气中Ｒｏｓｓｂｙ波的频率；而慢波的性质和以前的结果类似，短波部分是向西传的，长波部分向东传，东传波的临界波数随海气相互作用增强向短波部分位移。与以前结果不同的是，除一个慢波不稳定增长外，另一个快波在长波部分也是不稳定增长的。海气相互作用越强，不稳定增长率和不稳定波所出现的波段范围越大。另外，本文的研究结果还指出，高频和低频不稳定波产生的物理条件是不一样的。     

A mechanism of deep-ocean mixing due to near-inertial waves generated by flow over bottom topography

This article describes a remarkable effect of the horizontal component of the Coriolis vector, which is traditionally neglected in geophysical fluid wave theory, for the generation of inertio-gravity waves caused by flow over topography. Earlier an initial-value approach was used to calculate the evolutions of internal waves generated by atmospheric forcing in the linear Boussinesq model as done by many investigators for the study of near-inertial waves in the ocean. In this study, however, we focused on the mechanism of generating near-inertial waves by a bottom forcing with various periods. It is shown that the non-traditional Coriolis effects can significantly enhance the generation of near-inertial waves. Moreover, the intensity of generated near-inertial waves increases as the period of bottom forcing approaches to the local inertial period, suggesting the importance of tidal flows for generating near-inertial waves in deep ocean near critical latitudes. It is inferred that such near-inertial waves may contribute to a mechanism of deep-ocean mixing.     

Low—frequency waves forced by large—scale topography in the barotropic model

A barotropic model containing large-scale topography and zonal mean flow is established to discuss the effects of large-scale topography on the low-frequency waves. The results show that what affects low-frequency waves mostly is maximal height of topography and topographic slope. The former makes frequency of topographic Rossby waves decrease, the latter makes Rossby waves instable. Moreover, when topographic slope is appropriate, it can also make Rossby waves turn into low-frequency waves.