大气中局地阻高和偶极子阻塞的动力学特征

在局地阻塞形成前期的原地一般有比较弱的高压脊存在，在这个高压脊上可以逐形成局地阻塞高压或偶极子阻塞。本文将局地阻塞形成前期的弱高压脊环流看成是具有反气旋式切变的带状基本西风，在此基础上用Ｒｏｓｓｂｙ孤立波理论研究了局地阻高和偶极子阻塞的动力学特征及其区别，得到了一些结果。     

非线性大气动力学的进展

总结了自新中国成立以来中国科学院大气物理研究所在非线性大气动力学领域的进展,其中主要介绍了在非线性适应过程、非线性稳定与不稳定、全局分析理论、可预报性、低阶谱方法与多平衡态动力学、非线性波动、波流相互作用、阻塞高压非线性动力学、中小尺度非线性动力学等几个方面的研究成果及最新进展.     

振荡型Rossby孤立波与大气阻塞

从正压涡度方程出发,在弱非线性和弱其流切变条件下,导得了描述非线性大气长波活动的推广的Ｋｄｖ方程,并得到了方程的孤立波解及其色散关系。取近似于实际大气运动的物理参数作数值计算,得到了振荡型Ｒｏｓｓｂｙ孤立波的水平结构和移动特征,其结果较这建党的Ｋｄｖ孤立波更接近于实际大气中的阻塞流型。     

阻塞流场与瞬变涡动相互作用的动力学研究

借助于一个β通道正压模型,模拟了瞬变天气尺度扰动与大尺度阻塞流场相互作用,以及所形成的"Ω"型阻塞对风暴轴地带瞬变扰动涡列移动路径的影响,并用描述局地能量变化率的方程分析了能量收支情况的细致结构.结果表明,瞬变扰动在其与背景流场的相互作用过程中,在阻塞发展阶段,阻塞受到瞬变扰动涡的涡度和能量强迫,背景流场增强发展成为阻塞系统.对两种不同的阻塞流场背景下瞬变扰动能量变化的分析表明:在阻塞区扰动瞬变涡失去能量,在南北边缘瞬变扰动的能量变化趋势表现为沿着阻塞外围向下游传播的特征并从背景流场得到能量,从而瞬变涡动由源区的一列分裂为绕行于阻塞外围的两列.在两种不同背景阻塞流场结构下瞬变涡动的移动路径表现出不同的分布特征:当偶极子型阻塞作为背景流场时,瞬变涡动的移动路径呈南北对称分布于阻塞区的外缘;当瞬变涡的背景流场为"Ω"型阻塞时,瞬变扰动带受到"Ω"型阻塞流场结构的影响,表现出北支强南支弱的特征.这些结果与实际观测一致.     

地形强迫对偶极型阻塞形势的影响分析

本研究运用多尺度变换和摄动法简化具有地形强迫的正压准地转涡度方程,得到带有扰动项的非线性Shr?dinger方程,在此基础上,采用孤立子直接微扰理论研究地形强迫对偶极型阻塞结构的作用.研究表明:地形强迫对偶极型阻塞发展具有增强和持续作用,其增长率与大地形山体的斜率成正比.     

考虑β随纬度变化下的Rossby孤立波与偶极子阻塞

利用文献[4]得到的推广的β平面近似式为f=f0+β0 y—（δ0/2）y2,研究由δ0项所引起的一类Rossby孤立波,而不考虑基流切变和地形等因子的作用。经过计算可以发现,当经向波数为1时,这种孤立波具有显著的南低北高的偶极子阻塞结构,它主要存在于弱西风气流中,并且偶极子的能量随着纬度的增高更容易集中(即高纬偶极子结构趋于局地化),因而,β随纬度的变化可能是中高纬度地区偶极子阻塞产生的原因之一。     

大西洋阻塞高压上层冷中心的成因

基于ERA-40再分析资料以及多尺度子空间变换和多尺度能量分析方法,探讨了大西洋阻塞高压平流层底部冷中心的形成机制,发现该冷中心形成的根本原因为16 d以下(高频尺度)和64 d以上过程(基本气流)向阻高尺度有效位能的正则传输,所获得有效位能在阻高尺度内被输运到西北和东南侧,并转换成动能,起到使阻高强度增加或者维持的作用。这种过程在西北侧表现得尤为明显,这可能是阻高形态不断向西北侧扩展的原因。在传统的认知中,大气有效位能从大尺度向小尺度传输,但本研究发现,阻高发生时,有效位能在平流层底部的传输方向表现为从高频尺度和基本气流尺度同时向阻高尺度传输。此外,前人的研究表明,阻高发展加强之后对流层中阻高动能向有效位能转化使得阻高消亡,而本文的分析表明两种能量的转换方向在平流层底部完全相反——由有效位能向动能转换,起到了使阻高加强或维持的作用。最近的研究表明对流层顶附近的动力学对于阻高的发展和维持非常重要,上述发现增进了对这些动力学深层的了解。     

NONLINEAR SCHRODINGER EQUATION IN THE ROTATIONAL BAROTROPIC ATMOSPHERE AND ATMOSPHERIC BLOCKING

In this paper,the WKB method is used to obtain the nonlinear Schr(?)dinger equation satisfied by nonlinearRossby wave in the rotational barotropic atmosphere.It is found that the nonlinear Schr(?)dinger equation hasan envelope solitary wave solution under the condition 1≤m≤2(m the zonal wavenumber),and the phasespeed of envelope solitary Rossby wave in the atmosphere is related to the square of its amplitude linearly,thatis,the larger the amplitude of envelope solitary Rossby wave,the smaller its propagation speed.Farthermore,the blocking high and cut-off low pressures which are consistent with the observations of blocking in the atmo-sphere are obtained by calculating envelope solitary Rossby wave,and the blocking structures persist more thanfive days,the results demonstrate that the envelope solitary Rossby wave is a possible mechanism about theformation,maintenance and breakout of blocking in the atmosphere.     

NONLINEAR SCHRÖDINGER EQUATION IN THE ROTATIONAL BAROTROPIC ATMOSPHERE AND ATMOSPHERIC BLOCKING

In this paper,the WKB method is used to obtain the nonlinear Schrödinger equation satisfied by nonlinear Rossby wave in the rotational barotropic atmosphere.It is found that the nonlinear Schrödinger equation has an envelope solitary wave solution under the condition 1≤m≤2(m the zonal wavenumber),and the phase speed of envelope solitary Rossby wave in the atmosphere is related to the square of its amplitude linearly,that is,the larger the amplitude of envelope solitary Rossby wave,the smaller its propagation speed.Farthermore,the blocking high and cut-off low pressures which are consistent with the observations of blocking in the atmosphere are obtained by calculating envelope solitary Rossby wave,and the blocking structures persist more than five days,the results demonstrate that the envelope solitary Rossby wave is a possible mechanism about the formation,maintenance and breakout of blocking in the atmosphere.     

东亚地区夏季阻塞过程的研究进展

阻塞过程是一种大尺度的大气环流持续性异常现象 ,它一旦出现会造成大范围的天气和气候异常。对阻塞过程的定义多种多样 ,有根据阻塞的气候特征进行定义的 ,也有根据阻塞的天气特征进行定义的 ,研究时根据不同的情况应选择不同的定义。人们用平衡态理论、外源强迫下的共振理论、非线性孤立波理论、斜压性及波流相互作用等理论对阻塞过程进行了研究 ,得到了许多有意义的研究结果。东亚夏季的阻塞过程对中国的天气气候有重要影响 ,东北地区的夏季低温、华北地区的干旱、长江中下游和江淮地区的梅雨和洪涝灾害等都与东亚阻塞过程有关。人们对东亚夏季的阻塞过程形成原因的研究很多 ,发现乌拉尔山阻塞高压崩溃后 ,Rossby波的传播、青藏高原及其附近地区暖湿空气的传输和赤道西太平洋海温异常激发的遥相关波列等对东亚夏季阻塞过程的形成有重要影响     

GPS气象学研究及应用的进展与前景

概述了GPS气象学的形成、发展过程及其主要研究内容,对GPS气象学基本原理作了简单介绍。比较全面、系统地分析了国内外GPS技术在气象学研究及应用方面的现状及最新进展,展望了GPS气象学潜在的应用领域以及广阔的应用前景。     

阻塞高压形成、发展机理问题概述

概要叙述了现代阻塞高压理论的主流，将其概括成5种主要流派，并作简要评论，最后阐明了阻高理论的发展方向。     

冬季乌拉尔山月平均阻塞形势的统计分析和数值试验

根据冬季（１２，１，２月）乌拉尔山地区月平均阻塞形势集中出现的范围和强度定义了一个阻塞指数。相关分析表明：乌拉尔山月平均阻塞与中国月平均气温有较大的负相关关系；它和全球海表温度之间存在三个明显的高相关海区；北太平洋热带东部海区，北大西洋热带和中纬度海区以及阿留申群岛西南方的海区。应用两层原始方程谱模式，在以上３个海区上空加入理想的非绝热孤立热源强迫分别做数值试验。结果表明：３个海区上空的非绝热孤立     

臭氧和平流层动力学的相互作用

讨论了给定的南极春季臭氧洞(取自1979—1985年臭氧减少的观测结果)对二维平流层—对流层模式中温度和环流的影响。11月份,南极上空约17km处,温度最多可降低6℃。这种温度变化引起的平均经向环流对臭氧洞起填塞作用,不过,这种影响很小,每年仅产生14DU的变化。观测事实表明,近年来10月份,南半球波活动减弱。为此,我们作了南半球波作用全年都减少一半,并考虑了臭氧洞的数值试验。结果表明,臭氧柱在11月份76°S减少了44DU,在赤道却增加了12DU。