超长波活动若干问题的分析

超长波和Rossby长波的动力学特征不同。许多作者采用沿纬圈方向分离出波数为1,2,3波的波动进行研究超长波的特征,得到有一定实践意义的结论。在理论分析上,章基嘉从Burger模式出发,首次得到超长波活动很有意义的动力学特性。实际大气运动中,各种尺度的波动总是重叠在一起,彼此作用,互为影响。但超长波受地形、热源及比它更小的波能量反馈控制的,是一个被动系统。因此在准地转近似下,有可能将超长波单独处理。     

热力、地形强迫作用的空间尺度效应与超长波的动力特性

本文通过对包含强迫作用的动力方程组的尺度分析,指出热力和地形的强迫作用具有一种空间尺度效应。在超长波尺度时强迫作用起着不可忽略的控制作用,以至于超长波的动力特性与长波有很大差异。本文还讨论了在不同强度的强迫作用下适用的超长波动力学方程。对超长波的动力特性与强迫作用的关系进行了一些定性的探讨,其中包括强迫作用与超长波的垂直结构,准常定特性、维持的能源以及其演变及突变的关系。     

低纬地区超长波的三维分析

本文从原始方程组出发,在赤道β平面上采用正交模态法,对低纬超长波进行水平结构和垂直结构分析,发现低纬超长波主要出现在对流层上层和平流层低层。其次,本文还讨论了含有低纬理想热源的原始方程模式,并通过对模式求数值解得出:低纬热源强迫是对流层上层Kelvin波的形成原因之一。      

地形强迫超长波在大气中传播的时间特性

本文用中纬度β平面准地转模式模拟地形强迫的超长波在大气中传播的时间特性。结果表明,超长波的垂直传播能力随着波长的增大而增强。在冬季的基本气流条件下,纬向波数1至3的超长波都能上传到平流层,而波数4以上的波只在对流层中才显著。结果还表明,地形强迫的超长波在形成一定时间后,将围绕某固定经度作东西向摆动,这种水平移动的准静止性是地形的动力控制作用的结果。这些结果与观测及其它理论研究的结果都较为一致。     

大地形和热源的动力控制与超长波活动关系的初步研究

考虑静力稳定度在垂直方向上的不均匀性,给出一个简单的讨论对流层中层、平流层下层运动的一参数模式。在线性化下研究了大地形和热源对超长波活动的控制作用: (1)地形和热源可使超长波在固定的地理区域摆动和加深,说明一些大槽和阻塞高压易于在一定的地区维持。 (2)超长波振幅变化存在10—30天的周期,长短决定于大气运动的尺度、结构和地球自转。 (3)在一定的大气参数保持不变的情况下,扰动在极长时间中建立了定常状态。计算表明,在对流层中层所观测到的平均槽脊正是地形和热源所造成的定常超长波系。     

第八讲 长波和超长波动力学

在对流层中上层,流场型式多呈波状,系统的尺度比较大,一般围绕整个地球有3—6个波,且自西向东缓慢移动,这就是大气长波(或称Rossby波)。在对流层上层和平流层低层,有更大尺度的波动,其水平波长比一般长波长,通称为超长波。长波和超长波的活动同天气演变有密切关系,往往是造成大范围天气变化的重要条件。本讲将讨论长波和超长波的一般动力学特性及其活动的基本规律。     

热带大气运动的长波和超长波(二)

本文对热带湿大气运动的长波、纬向超长波(纬向扰动尺度L_1～10~4公里,经向扰动尺度L_2～10~6公里)和经向超长波(L_1～10~3公里,L_2～10~4公里)进行了尺度分析,得到了适合这些运动的近似方程。对于纬向超长波,与干大气一样为正压无辐散运动;但对于长波和经向超长波,它们的运动特征与干大气有着巨大的差别,在这类运动中,位势部分、辐散辐合和垂直气流相当重要,而且重力内波波速大大变慢,因而可以认定混合的Rossby-重力波是热带长波和经向超长波的一个重要特性。我们所得的结果与Charney对干大气的分析不一致,也与Murakami对湿大气的分析不一致。从而证实了谢义炳教授最近提出的空气温度对大气运动有重要影响的观点。同时,在假定基本气流U=0的情况下,对线性化扰动方程进行了频率分析,证实了上述尺度分析的结果是正确的。     

超长波活动规律的定性分析

一、引言 大气运动在空间上是多尺度的,时间上是多频率的。在整个北半球范围内,沿纬圈方向上波数为1、2、3的大气波动通常称为超长波。长波的水平尺度为几千公里,时间尺度为3—5天,而超长波的水平尺度在一万公里以上,时间尺度在10天以上。可见超长波是大气中时空尺度最大的一类波动。     

北半球夏季南极冰气候效应的数值试验

本文利用9层菱形截断15波的全球大气环流谱模式进行了7月份南极冰正常和无冰的对比试验,进而研究了南极冰的短期气候效应.结果表明:南极冰的移去首先在局地区域加热了低层空气,减弱了南极极涡,然后使中高纬度超长波发生变异尤其是使纬向3波增幅.超长波的异常引起东亚季风区低层越赤道气流加强,从而增强东亚季风环流,增大中南半岛到西太平洋的降雨量和相应的对流潜热释放,结果在北半球激发了一支从东亚到北美的二维Rossby波列,使北半球大气环流发生异常.文中对这一气候效应的动力学机制进行了讨论,并认为南极冰不仅是影响南半球     

国外关于大气环流超长波的研究

不同尺度的大气扰动影响不同时段的天气过程。从六十年代起,人们在实践中已逐步认识到中期天气过程与超长波的活动有密切的关系。所谓超长波是指波数1—3,波长在10,000公里以上的大型扰动。它具有10天左右的寿命,因此是中期天气预报所考虑的主要天气系统。与长波相比,人们对超长波的性质及活动规律的认识还很不充分,这方面的理论离指导预报实践的要求也还相差较远。尽管如此,随着对它的重     

热带超长波结构特征及地形对其影响的理论分析

本文从浅水波力程组出发,在β平面上假定系统无源、无粘、有纬向基流,将方程组对基态进行线性化,然后对特征波动求数值解,据特征波动解分析讨论低纬超长波的结构特征。本文得出的几个结果:Rosssby波和Kelvin波仅产生于慢变介质中;无源模式中,低纬大气的Kelvin波的存在域可达副热带甚至中纬;地形侧边界强迫使Kelvin波的存在区域南压缩小,移速变慢,说明中纬大地形对低纬超长波有一定的作用。     

有热源影响的有限振幅超长波

研究了有外界热源作用下的有限振幅超长波，首先利用Ｈａｍｉｌｔｏｎ函数及总能量变化方法讨论了有限振幅周期性和孤立性超长波的存在条件。然后用Ｈａｍｉｌｔｏｎ函数为运动不变量性质与函数逼近法求得波的解析式。同时指出，不考虑热源影响的有限振幅超长波不会产生孤立波解，对水平散度也无约束；但引入热源后，由能产生孤立波解，并且对水平散度有一定约束。     

超长波的多年振动

我们对1871—1975年冬（1月）和夏（7月）60°N和30°N纬圈的海平面气压距平资料作谐波分析，讨论第1—3波的超长波的多年振动。其主要结果有:1. 超长波的第1波的近百年变化表现为向西的行波型振动。它的超长波槽有3次影响东亚，造成东亚地区降水量的36年左右周期。2. 第2、3波的变化是属于驻波型的振动，这种振动是由两个气候变化阶段来完成的。1921—1926年以前为第一阶段，超长波槽的位置偏东；1921—1926年以后为第二阶段，超长波槽偏西。超长波的阶段变化导致了大气活动中心的阶段变化，引起相关系数的不稳定。3. 超长波的阶段变化与海温距平的阶段变化有密切关系。超长波槽的变化与海温负距平的变化相适应。     

南亚高压在长、中、短期天气预报中的应用

一、前言 100毫巴平均图上,夏季北半球中低纬度是一个2波超长波系统,超长波脊位于两个大陆上空,超长波槽位于两个大洋上空。其中,亚洲南部上空,以青藏高原为活动舞台的高空反气旋,我们称之为南亚高压。它是夏季北半球上空一个强大而稳定的系统,具有独特的温压结构和垂直环流,是夏季对流层上部的一个大气活动中心。它的活动与北半球的环流形势,特别是副热带地区流型的调整有联系,也与东亚地区的天气有密切关系。南亚高压的分析研究工作,在我国开始于1964年。1973年四川省成都中心气象台的工作,在推广应用南亚高压科研成果上起了很重要的作用。自1973年后,南亚高压的分析研究工作一直是     

超长波的尺度分析

对大气运动的纬向超长波(纬向波长L_x～10~4公里;经向波长L_y～10~3公里)和经向超长波(L_x～10~3公里L_y～10~4公里)进行了尺度分析,得到适合这两类超长波运动的近似方程,若L_x～L_y～10~4公里,则上述方程变成Burger方程。在线性情况下讨论了水平和垂直尺度的不均匀性对超长波移速的控制作用,并且对能量转换方程进行了尺度分析,得出了各类超长波内在统一的三度空间的结构图象。     

大气超长波研究情况的初步了解

一、引言长波和超长波是大气中两类性质根本不同的波动. 长波亦称为罗斯贝波,它和地面的气旋、反气旋相对应,波长为3000-6000公里,纬向波数为5-8,一般被认为是一种斜压波.人们很早就对长波加以注意,已经用准地转理论成功地解释了它的许多特性,在短期天气分析和预报中得到了广泛的运用. 超长波的纬向波数为1-3(或4),是一种水平尺度比长波更长的大气波动,它的水平尺度为10~4公里,因为水平尺度可以和地球半径相比拟,所以又称之为行星波.这一类波动的生命史10天左右,这自然就成为中、长期天气预报所关心的波动,它的发展和演     

长波曲线演变图在中期降水预报中的应用

春末夏初,当乌拉尔山、贝加尔湖、鄂霍次克海、青藏高原等地区的环流形势,演变成为某种特定的类型时,常常导致我国大部分地区出现一次较大的降水过程。因此,寻找表征上述地区环流形势演变的工具,对中期降水预报是有帮助的。章淹用波谱分析方法计算出的超长波和长波合成波形势图,比通常的天气图简明清晰,大型环流相当光滑。相对于气旋、反气旋等短波系统来说,槽脊的波长与振幅比较大,而位置、强度的逐日变化比较小,环流形势的演变相对稳定。毕慕莹将500毫巴上实际大气的波动分解为超长波及长波,用超长波、长波的时间分布图,更形象、直观     

GFS对我国南方两次持续性降水过程的预报技巧评估

采用美国全球预报系统（Global Forecasting System,GFS）资料,利用谐波滤波提取空间长波、超长波分量,检验评估了GFS对2012年7月11—31日东亚地区大气环流场和降水的可预报能力。结果表明：GFS模式对东亚地区的中低层高度场预报可靠时效维持6 d以上,高层预报可靠时效可达10 d;长波、超长波的可预报效果显著,其中高度场长波5～8波的预报效果好于3～6波,风场则相反;GFS对我国南方两次持续性降水过程的可预报天数维持在8 d左右,并可提前2天预报出强降水带位置;模式对持续性降水过程预报相对站点观测降水量整体偏强。     

长波物理机制经典论断新探

本文通过对经典罗斯贝长波理论,斜压大气环流实验室模拟研究成果的重新归纳与分析,以及相应于上述理论和实验系统的简化数学物理模型的分析与比较,揭示出在大尺度旋转斜压自由流体系统中,β效应的存在与否,虽然可以修正波动的性质,但不影响波解结构与波动振幅演变方程的同构性质;发现β效应也不足以解释冬3夏4天气事实,而且也不足以描写冬夏波型转换机理;同时还发现在均匀旋转斜压流体系统中,存在一个可以解释冬夏波型现象的斜压非线性波长波型确定与转换机制. 本工作建议,关于大气长波本质上就是罗斯贝波,形成大气长波的物理机制是β效应的经典论断,有必要重新考察.本文认为,形成大气长波的物理机制是与地球大气南北温差相关联的斜压非线性效应.     

关于低纬度的波动

本文研究了低纬度大气动力学线性方程波解的三种不同方案,这三种方案用改变初始方程组中主要取决于纬度的系数来区分的。计算表明,对于长波,垂直速度限定波解的数目大约为n=5。