相对分布函数和气象熵

针对某变量在一个物质系统中的分布状况,本文提出了相对分布函数的概念。文中论证了它与概率密度分布函数的等价性、列举了一些相对分布函数实例。由于熵与概率分布的已知关系和后者与相对分布函数等价,作者给出了计算气象要素场的熵值的方法。文中认为开展熵气象学研究可以为气象学找出新的出路。     

大气边界层气象学研究综述

文中回顾了大气边界层气象学的发展历史，总结了目前大气边界层气象学的主要进展，并指出国内外在未来大气边界层气象学研究方面面临的一些主要科学问题，以及对未来大气边界层气象学的发展方向提出若干建议，同时还指出了大气边界层气象学在思想上和方法上应该注意的一些相关问题。     

建设统计气象学

本文对建设一门新学科——统计气象学,作了多方位的分析,这里指出了20世纪非决定论在各门学科中的节节胜利,指出了统计物理是建设统计气象学的学习榜样,指出了统计气象学的定义和核心内容.认为中国学者有能力首先构筑起统计气象科学的框架,应当为气象学生普遍开设统计物理课程……     

近年来中国统计气象学的新进展

近年来，统计气象学在中国取得了长足的进展。其中主要有：将熵原理用于气象学，从而建立了熵气象学；引进了忆及过去时次资料的记忆函数，导出了大气运动的自忆性方程；将模糊数学引入气象学；将非线性动力学用于气候学研究，提出了一系列相空间预报模式；将车贝雪夫多项式推广到不规则格点，提出了一种新的时间序列预报的迭代算法；应用子波分析方法进行气候学研究；将Ｌｏｇｉｓｔｉｃ判别分析用于气象预报，研究了二次判别及逐步判别等问题；将中国科学家提出的灰色系统理论和多层递阶方法引入气象预报。此外，还引进了复经验正交分解、奇异值分解、投影追踪、主振荡模态分析等较新的统计学方法。这些方法都已在气象业务预报中发挥了作用     

大气密度方程

通过一个思想实验把大气密度的时空分布函数与一个概率分布函数联系了起来,又利用最大熵原理导出了一个新的全球大气的方程,即大气密度方程。文章给出了它的通解并指出等温大气的压力高度公式是它的一个特解。对这个新的理论思路,新的方程和它的应用潜力作了初步讨论。     

大气中大尺度扰动超熵的产生和广义 Lyapunov稳定性及其应用

本文把大气中的大尺度扰动与背景场分开,由于扰动与背景场义有能量交换,因而扰动可作为一个开放系统,尔后将耗散结构理论应用于研究大气中大尺度扰动的特性,并指出:大气中大尺度扰动超熵的产生表征了大气中扰动有效位能的增减.在此基础上,得到了一个Lyapunov函数,而这个Lyapunov函数的时间导数表征了大尺度扰动总能量的增减,另外,还按Glandsdorff和Prigogine的工作引入了一个广义Lyapunov函数,这个函数的时间偏导可以与大尺度E—P通量联系起来,最后还用大尺度扰动超熵的产生讨论了阻塞形势的发展和衰减过程.     

大气的能量谱和风速谱

本文提出了在大气体系中是否存在类似麦克斯韦提出的分子速率分布和普郎克提出的黑体辐射光谱那样的问题,即对全球大气是否有稳定的风速谱和能量谱问题. 本文给出了大气的风速谱和各种能量谱.指出它类似于统计物理中常见的分布形态.这不仅对认识大气规律有重要意义,也可用于数值天气预告和气候变迁研究中.     

最大熵原理对大气状态的约束

本文对分布函数概念,对已经找到的重要的气象中的分布函数,对如何从熵原理去理解它们作了综合介绍.文中还对如何将此用于数值天气预告、气候变迁研究作了分析.     

大气微波辐射起伏及其遥感

本文讨论了大气微波辐射起伏的机制。推导出利用大气氧气微波辐射起伏统计特征,探测大气温度结构常数分布与风分布的遥感方程。对遥感方程核函数的基本性质进行了讨论。     

第三讲 大气热力学

热能生风这个通俗的道理说明了大气热力作用是大气运动的根本原因。因此,在动力气象学中讨论大气热力学的有关问题是很有必要的。本讲将着重讲各种主要温度参数的表示方法,它们的物理意义及其在天气分析预报中的应用。     

关于大气系统中的熵演化方程——答“‘大气中的耗散结构与对流运动’一文商榷”

本文从三个方面回答了文[1]中提出的一些问题.阐述了熵平衡方程在大气科学中的具体应用与一般抽象描述的不同,并指出应从事物发展和演变的物理过程上辩证地去理解大气系统中熵演化方程的具体含意,最后还对与物理概念有关的数学问题作了讨论.     

天气动力学诊断分析讲座 第一讲:流函数和速度势的计算

本讲座内容简介:天气动力学中的诊断分析方法是现代气象学中常用的研究方法。对大尺度观测资料场,用适当的热力学和动力学方程对研究的现象进行计算和分析,可以了解大气中各种物理过程和动力过程的相对作用。并在此基础上得到某一种天气现象和系统的概念模式。同时,诊断分析也是将理论研究结果与天气分析联系起来的一种基本手段。近年来,气象学者利用流函数和速度势的计算结果,对辐散风和无辐散风形式的收支方     

大气的热力学总熵

在考虑了大气各化学成分的熵、扩散弓:起的熵增加和位温在大气中的分布以后,求得全球大气总熵为3.56×10~(22)J/K.本文给出从位温求熵的新公式,还发现不同位温占有的大气质量遵守概率论中的Gamma分布. 本文还就热力学熵与信息熵的关系作了有启发意义的讨论.     

最大熵原理

“最大熵原理”是近年来较常见到的科学词汇.本文对于这个原理的由来、内容、应用作了简要介绍.它指出了最大熵原理可以从信息理论(一种统计数学理论)引申出来,也可以从物理学中的热力学第二定律引申出来.在着重介绍了信息论中的最大熵原理引出办法之后还通过实例介绍了如何把它应用于宏观的物理、气象系统之中.文章还提出用最大熵原理来统一概率的各种分布函数的认识.     

大气中的水汽滞留函数

水分从蒸发进入大气到变成雨雪再降落大约在空中滞留(存活)9天,而9天只是水汽在大气中的平均寿命。我们应当知道在大气里现存的总水汽量中已经在大气里滞留(存活)1天、2天或者n天的水汽分别占有的百分比是多少。描述这个问题需要引入大气中的水汽滞留函数概念。本文阐明了水汽滞留函数的物理含义并且指出它应当是一个负指数方程。     

大气中动能的制造

大气中各种式样能量的平衡及相互转换是气象学中一个主要问题.过去的气象学者们大都是集中於研究能量的相互转换,在这方面Margules早在1905年就发表了他的经典著作,随後许多气象学者更进而计算了气旋、反气旋及台风等系统内各种能量的转换.至於动能的平衡及维持这种平衡的物理作用的讨论,最近才多了起来,其中Starr和黄士松深入地研究了大气中动能平衡的问题.     

全球大气位温的两个不等价约束及其服从Gamma分布的证明

本文对全球大气位温积分守恒和热力学总熵守恒的物理含义及其不等价性进行了讨论。认为，作为对大气热力学状态较完整的描述，应将大气热力学总熵守恒这一约束条件补入数值预报模式中去。利用最大熵原理和上述两个约束条件，在理论上对大气位温服从Gamma分布这一从实际资料中揭示出来的事实进行了证明，得到了理论与实际完全吻合的结果。     

第二讲 大气运动的基本方程组

动力气象学是一门根据流体力学与热力学的基本定律来研究在地球大气中所发生的各种运动的学科。因此,从流体力学与热力学的基本定律出发,建立适合于地球大气运动特点的方程组,这是动力气象学最基本的内容。     

大气边界层中湍流扩散问题的随机微分方程处理

本文在对湍流扩散机理进行分析的基础上,提出用IT(?)·K随机微分方程来描述湍流扩散过程,并导出了大气边界层中连续点源扩散浓度分布的一般形式。其一级近似可以用初等函数来表示,它的特例与污染气象学中常用的模式是一致的。 另外,本文所给出的一般形式还可以包容地转风和重力沉降等作用对扩散的影响,并具体给出了它的一级近似表达式。     

大气能量传播及不同纬度间大气相互作用的研究进展

早期的理论分析认为大气中临界纬度的存在使得热带-热带外的大气活动互不影响。然而,大量的观测事实表明中低纬度大气运动存在着明显的动力联系。为了帮助人们更好地理解大气中的遥相关现象,在大量文献的基础上,综述了几种波能量传播理论:(1) 大圆理论指出了罗斯贝波在球形大气中的传播特征;(2) 西风通道理论发现了中纬度瞬变扰动越赤道传播的“走廊”;(3) 能量堆积-波列发射理论揭示了热带扰动影响到更高纬度大气活动的可能过程;(4) 赤道波侧向膨胀理论则利用转折纬度的概念更进一步解释了这种中低纬度大气相互作用的物理机制;(5) 经向基本流理论则认为在一定的条件下定常波可以穿过热带东风带传播到另一半球。此外,文中还回顾了在波-流相互作用诊断方面的研究进展,尤其是关于罗斯贝波、惯性重力波和赤道开尔文波。大气能量的经向传播具有显著的年变化和年际变化,这与ENSO、西风急流、大洋中部槽等的变化密切相关。