纬圈平均大气运动特征的振动

本文考虑高度非线性的大气中期运动是一种准涡旋运动,引用了准涡旋观点和方法来处理二维无辐散和三维运动方程,即在开始时保留涡旋项,而在对方程进行纬圈平均后,去掉一些涡旋项,得到了某些大气运动特征如西风指数、纬向动量和涡度的经向输送的纬圈平均值等的变化或摆动的振动方程,并求出谐波解。振动周期决定于经向动能二倍的纬圈平均值的平方根(v2)1/2。基本周期约二十天左右。所得结果可能对极端复杂的大气运动总有出现中期振动的趋势和精致设计的圆盘模拟实验出现摆动的事实,提供某种程度的动力学解释,同时也可能对中期预报的实践提供一些依据。本文的主要科学目的,是想指出对极端复杂的大气中期过程还是可能用线性理论来研究其某些特征的。     

斜压大气纬圈平均运动特征的振动

本文是纬圈平均大气运动特征的振动[1]**文的推广,以同样的观点和方法,用简单的两层模式处理大气的斜压性,并考虑了简单的辐射过程,得出了500毫巴面纬圈平均温度和一些纬圈平均运动特征、以及纬圈平均经圈环流的中期振动.本文的主要科学目的除了探寻以线性理论处理极端复杂和高度非线性的大气中期运动过程的可能性和限度外,还希望探寻用准涡旋运动等近似观点讨论某些大气环流基本问题的可能性.     

地球斜压大气纬圈平均运动特征的振动

本文为自各向异性半涡旋观点研究大气纬圈平均运动特征的中期振动奠定基础.     

关于谢义炳教授的一点回忆

１９８１年８、９月间,应自治区气象局领导于兴苗、湖春同志的邀请,中国科学院学部委员、北京大学地球物理系主任谢义炳教授率陈受钧副教授、谢安讲师来我局进行学术指导并讲学。其间,谢义炳教授作了题为《气象科学发展的趋势和我们的对策》的学术报告,受到与会者的热...     

利用折射指数推算大气纬圈平均风场方法

鉴于地转风、梯度风和平衡风各自计算风场的特点,该文利用COSMIC掩星折射指数资料,根据大气折射指数与大气密度、风场之间的关系,选用梯度风方程,建立了推算20~60 km中层大气纬圈平均风场的方法,分别与ECMWF提供的ERA-interim及NASA/GMAO提供的MERRA再分析风场资料对比验证。选用2007年1,4,7月和10月的COSMIC掩星折射指数数据,按照构建的方法计算了大气纬圈平均风场,并简单分析了大气纬圈平均纬向风随纬度、高度的变化特征及规律。计算风场与ECMWF及MERRA再分析风场资料变化规律基本一致,符合效果很好, 能够正确反映出纬向平均风场特性。1月及7月不同高度标准偏差、最大偏差随高度增加而增大,标准偏差最大约为6 m/s,最大偏差不超过11 m/s,沿纬度方向相关系数有减小的趋势,但不低于0.98,4月及10月偏差稍小,最大偏差不超过8 m/s。结果表明:利用COSMIC掩星折射指数资料通过梯度风方程计算风场,是获取中层大气20~60 km纬圈平均风场的一种有效方法。     

地球斜压大气纬圈平均运动特征的振动(二)——各向异性准涡旋运动

本文是文[3]的一个续篇,以简单的水平动能各向异性假定替换文[3]中的各向同性假定。结果是纬圈平均运动特征随纬度的分布由勒尚德多项式改为车贝雪夫多项式。在较一般的水平动能各向异性分布情况下,葛根保尔多项式代替了车贝雪夫多项式。其随时间的变化仍是谐波振动。其他结论与文[3]基本相同。这反映线性理论在大气宏观中期过程的研究工作中,还有较大的潜力可供开发。本文为以实际资料检验准涡旋运动观点作了准备。     

谢义炳对大气环流系统研究的贡献

对谢义炳在大气环流系统方面所做出的科学贡献作了简要的全面回顾。其中包括:(1)北美切断低压的生命史;(2)东亚高空锋和急流的多层结构;(3)中国降水系统的结构和演变规律(包括梅雨锋、西南低涡等),热带和中纬度扰动相互作用在暴雨过程中的重要性;(4)西北太平洋的台风形成在ITCZ(赤道辐合带)/季风槽中;印度西南季风的低频变化;(5)降水系统的湿斜压动力学理论及其在天气预报中的应用;(6)大气环流的中期变化理论。谢义炳的这些贡献为我们更好地理解大气环流系统并改善了中国的暴雨预报。     

冷暖事件对大气能量循环和纬向平均环流影响的模拟研究

利用中国科学院大气物理研究所大气科学与地球流体力学数值模拟国家重点实验室新发展的GOALS 5全球海 陆 气耦合模式研究了暖事件 (ElNi no)和冷事件 (LaNina)对大气能量循环和纬向平均环流的影响 ,并用观测资料进行了对比分析。结果表明 :对于纬向平均资料来说 ,冷、暖事件在热带和副热带地区的大气环流相关量的反相变化特征非常清晰 ,中高纬度地区并不明显。此外 ,还发现 ,暖事件时定常涡动的经向热通量的变化是北半球对流层热带外地区温度异常的主要原因 ,而瞬变波的影响则起抵消作用。冷事件时定常波和瞬变波相互抵消的局地特征也依然存在 ,但瞬变波的影响有所增强。     

论热带纬圈半地转运动的建立

文中在赤道β平面上,在滤掉低频Rossby波的情况下,研究了纬圈半地转运动的建立。指出,只有当运动的纬圈尺度很大时,非地转风分量才能随着重力惯性波的频散而消失,从而建立起纬圈半地转平衡。应用位势涡度不变式,给出了纬圈半地转适应后物理场的解。同时指出,Kelvin波(对赤道对称情况)和混合波的Rossby波波段(对赤道反对称情况)将不参与适应运动,它们属于发展运动中的角色。     

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。      

中纬度平均经圈和纬圈环流维持的物理过程(二)

大尺度扰动的感热和动量输送是紧密联系的.在准地转运动中,大尺度涡动输送可分解为平衡输送和不平衡输送.在北半球冬季纬向风系和副热带高压带维持的过程中,中纬度不平衡涡动输送,以及与之相联系的平均经圈环流所造成的垂直输送,起着十分重要的作用.这时水平输送和垂直输送本身就处在内在联系之中.并且这种输送过程是和温度槽落后于流场槽的斜压扰动相联系的. 当把大气运动分解成垂直平均的正压动能和垂直切变的斜压动能时,可以更细致地了解中纬度大气环流能量转化的规律.我们进一步讨论和计算了中纬度北半球冬季能量转换的过程.     

中纬度平均经圈和纬圈环流维持的物理过程(一)

本文主要从分解计算的角度,讨论中纬度平均经圈环流和纬圈环流的维持,并把动量和感热的涡动输送联系起来,说明它们之间的内在联系和统一的物理机理. 大尺度涡动输送、加强和摩擦等强迫作用不断造成纬向平均环流的热成风不平衡,而热成风调整过程又不断使不平衡向平衡调整.平均经圈环流就是在这种强迫变化和调整过程的相互作用中产生的.我们引进了一个由强迫变化决定的温度场、流场的时间变率向量M.时间变率向量M的旋度在x方向的投影等于强迫作用所造成的非热成风产生率,它也等于平均经圈环流向量的旋度在x方向的投影. 当连续方程采用B     

用卫星云图分析平均经圈环流和纬圈环流的一个尝试

本文使用太平洋地区1965—1973年月平均卫星云图资料,分析了这一地区冬、夏平均经圈和纬圈环流。将其与用气象站测风所计算的结果相比较,发现它们的基本形势是一致的。但是在台站网相当稀疏的海洋上,由卫星云图分析的结果比实测风计算的结果,能更细致更正确地反映实际大气的运动状况。     

温度和纬圈平均西风等气象要素对赤道的对称分布和反对称分布

把任一气象要素分为对赤道对称和对赤道反对称的两部分,利用Oort等的气候资料进行分析,发现在全年中,许多气象要素,如500和1000百帕纬圈平均的高度、温度和西风等,主要呈对称分布。对称部分的绝对值和其沿经圈分布曲线的起伏,都远远大于其反对称部分的对应值。而且,对称部分的曲线起伏,除1000百帕的西风和高度不太明显外,在1—7月普遍呈减小的趋势。至于反对称部分,其变化趋势则与对称部分相反。为了解释上述现象,还对年平均的非绝热加热、摩擦和地形等进行了分析。发现地面拔海高度的反对称部分最明显。在12—2月和6—8月,净辐射、地面雷诺应力、地面（包括海洋）和大气之间的热交换（包括辐射、感热和潜热）的反对称部分也很明显,有时和对称部分相当,甚至超过;但它们在这两个季节的沿经圈分布的位相是相反的。这看来和上述气象要素中反对称部分的产生,以及对称运动维持及其随季节变化有密切关系。     

低纬大尺度大气水平运动的稳定性与季风活动

本文从赤道β平面近似下的水平运动方程组出发,在简化条件下研究了赤道低纬地区大尺度大气水平运动的稳定性及其分岔和突变的特征,并讨论了某些条件下运动的解析解及其流型特征,且利用所得到的结果对季风的活跃、中断及振荡特征作了简单的分析和讨论,得到了一些有意义的结论。      

关于高层大气的垂直运动

本文通过对陕西天文台夜气晖观测数据的初步分析，研究了陕西地区上空高层大气的垂直运动，提出了一种测量高层大气垂直运动的新方法。同时利用相关分析的方法，研究了陕西上空高层大气的垂直运动。     

球面斜压大气中上传行星波与纬向平均气流的相互作用

本文指出在球面斜压大气中的行星尺度扰动与纬向平均气流相互作用中必须考虑非地转风分量对位涡度南北方向输送的作用,从而证明了球面大气中行星尺度运动的波作用守恒,并求得球面大气中的行星尺度扰动与纬向平均气流相互作用的欧拉平均运动方程组。 本义利用1979年2月的实际天气观测资料分析了北半球一次对流层阻塞形势建立与平流层爆发性增温过程的行星波与纬向平均气流的相互作用。从分析结果可以看到:由于行星波向上传播,使得在高纬度对流层中、上层出现行星波的波作用通量(也称E-P通量)辐合,使得西风气流减速,因而在高纬度对流层中、上层形成阻塞形势。并且,随着行星波的继续向上传播,使得平流层下、中层的基本气流相继减速并出现东风,因而在平流层下、中层出现爆发性增温。然而,由于高纬度对流层低层出现东风,行星波不能往上传播,在上层波的E-P通量矢量变成辐散,气流由东风又变成西风。