近共振地形强迫Rossby孤立波

利用扰动展开和时空伸长变换导得了包括地形强迫的非齐次ＫｄＶ方程，讨论了近共振地形强迫Ｒｏｓｓｂｙｙ孤立波的产生，及其与自由孤立波的相互作用，得到了一些有意义的结果，显示出地形对扰动具有明显的增幅作用，在某种程度上可以解释局地地形在阻塞高压形成中的作用。     

INFLUENCES OF TOPOGRAPHY ON BAROCLINIC SOLITARY ROSSBY WAVES IN A MULTILEVEL MODEL

The KdV equation with topography included in an N-level model is derived. It is shown that if the topography ex-ists. the KdV equation may describe the solitary Rossby waves in the case of basic current without vertical shear, and itis no necessary to introduce the MKdV equation. The results of calculations show that the change of horizontal shearpattern of basic flow may cause an important change of the streamline pattern of the solitary waves with the oddmeridional wavenumber m, and has no effect for the even meridional wavenumber m. The vertical shear increases thesteepness of the barotropic solitary modes, and it has a complicated effect on the baroclinic modes. The influences oftopographic slope on the solitary waves are very great. The southern and northern slopes of topography may cause dif-ferent solitary wave patterns, with the effect of northern slope greater. The effect of Froude number on the solitarywaves is generally to steepen the solitary waves, however, the effect also depends on the meridional wavenumber m andthe modes of solitary wave.     

EFFECTS OF TOPOGRAPHY ON SOLITARY ROSSBY WAVES IN A BAROTROPIC ATMOSPHERIC MODEL

The influences of topography on solitary Rossby waves are discussed by using a barotropic atmosphericmodel.The results show that the topography is an important factor exciting solitary Rossby waves,and itseffects are different with different height scales.Two different patterns of solitary Rossby waves are obtainedby using numerical calculation.     

大地形对Rossby波波射线的影响

本文利用Ｒｕｎｇｅ－Ｋｕｔｔａ方法计算了大地形对定常、非定常低频Ｒｏｓｓｂｙ波波射线的影响，计算结果显示，地形对Ｒｏｓｓｂｙ波波射线有重要影响。对位于地形上游的波源，定常波波射线在传播过程中，遇到地形时，会绕过地形偏向高纬度传播并加密波射线，地形起阻挡屏障作用；波源位于地形中心时，东西走向的地形使波射线发生分支现象，南北走向地形没有这种现象产生。文中还计算了地形存在下，周期为５０ｄ的低频Ｒｏｓｓｂｙ波波射线。结果显示，地形对低频波波射线的影响似乎更复杂。     

青藏高原大地形作用下的Rossby波

在对青藏高原大地形的动力和热力作用物理分析的基础上,着重分析了青藏高原地形坡度和非绝热和非绝热加热对二维Ｒｏｓｓｂｙ波的影响。研究指出：高原地开坡度对Ｒｏｓｓｂｙ波的作用与Ｒｏｓｓｂｙ参数的作用相当,而且其相速度和群速度之间存在一个圆的关系：（ｃｇｘ－ｃｘ）＾２＋ｃｇｙ＾２＝Ｒ＾２;高原加热作用与水平辐合作用相当。地形坡度和非绝热加热都有使二维Ｒｏｓｓｂｙ波向低频发展的的趋向。     

热带大气运动的Rossby孤波

广东热带海洋气象研究所     

大地形与正压Rossby孤立波

文中讨论了地形对正压Rossby孤立波的影响,指出,当基本气流没有切变时,地形是产生Rossby孤立波的重要因子;不同高度的地形,其作用有很大的不同;计算得到了两类不同的孤立波流型。     

旋转正压大气中的Rossby孤立波和偶极子阻塞

大气中的阻塞动力学一直是大气动力学中所要解决的重要问题之一,随着数学的发展,阻塞动力学的研究也取得了较大的进展.大气中的阻塞可以分为两类:一类是单个非偶极子阻塞(只存在高压或低压),另一类是偶极子阻塞(高压的南侧存在闭合的低压).关于偶极子阻塞的动力学研究是在80年代以后才进行的.为了解释大气中所出现的偶极子阻塞,Mcwilliams[1](1980)提出了Equivalent Modon理论,在他的理论中,他强调了辐散效应的作用.随后Shutt[2](1983)指出通过湍涡的强迫作用在大气中可以形成偶极子阻塞,但这些理论均不能反映偶极子阻塞的形成过程,这以后Malguzzi和Malanotte-Rizzoli[3-4](1984,1985)提出T用Rossby孤立波来解释大气中偶极子阻塞的形成过程.但上面所提出的理论不能解释偶极子阻塞的崩溃过程.作者[5](1989)提出了用包花络Rossby孤立波理论来描述大气中偶极子阻塞的形成、维持和崩溃过程,由于偶极子阻塞随纬度具有不同的分布,这个问题远没解决,本文的目的在于使用旋转正压大气中的Rossby孤立波来探讨偶极子阻塞的纬度分布.     

飓风中的涡旋罗斯贝波

文中从柱坐标系下的正压无辐散涡度方程出发,用WKBJ方法求解方程,发现在飓风中存在类似于行星罗斯贝波的涡旋罗斯贝波,这种波的形成主要是由于飓风中基态涡度垂直分量的径向梯度所决定。利用一次飓风过程的精确数值模拟所输出高分辨的资料,计算了飓风中径向涡度梯度的分布,指出这类波动主要存在于眼墙和眼心中。波动结构分析表明,波动能量具有径向频散,这有可能是飓风暖心结构的一种形成机制。最后用波射线法讨论了定常涡旋罗斯贝波的径向频散     

正压模式中大地形作用下的低频波

利用包含大地形和常数纬向基本气流的正压模式方程组,研究了大地形对低频波激发的作用,结果表明：起作用的地形因子主要是地形的最大高度和地形坡度,地形最大高度的作用主要是使Ｒｏｓｓｂｙ波趋向低频,而地形坡度的作用主要是对Ｒｏｓｓｂｙ波的稳定性决定作用。同时,适当地形坡度也可导致低频波的形成。     

Rossby参数β在涡旋Rossby波中的作用

利用尺度分析方法得到Rossby参数β在强涡旋中有着不可忽略的作用.在无基本气流径向切变的涡旋系统中,在Rossby参数β的作用下有涡旋Rossby波出现.由于涡旋Rossby波存在,从而破坏了涡旋系统的轴对称性,表现出非轴对称特征.在考虑切向基本气流的涡度径向变化时,涡旋Rossby波的频散关系同时包含了切向基本气流涡度径向切变项和β项的作用.一般情况下涡旋Rossby波在切向基本气流涡度径向切变的作用下有向外频散能量的特性,而β项的作用随方位角θ而变化,使涡旋能量频散不对称.     

纬向切变基流中的非线性Rossby波

本文在半地转近似下讨论了纬向切变基流中的非线性正压Ｒｏｓｓｂｙ波，给出了存在波解的切变基流条件。     

地形与纬向切变基流中的非线性Rossby波

在半地转近似下,用相角函数方法得到了含地形强迫作用与纬向切变基流的非线性常微分方程.利用微分方程解的几何定性理论,直接得到该方程存在有限振幅的周期波与孤立波解的存在条件.利用函数逼近法求得波解的显式解,得到了一些有意义的结果。     

非线性Rossby波动特征的进一步探讨

在一定的假定下,利用自然坐标系对正压非线性Rossby波的特征作了进一步探讨,指出控制Rossby波动过程的本质方程是摆型方程及类似于Sine—Gordon方程的关系式,得到了波动过程中复杂的质点振动轨迹和非线性振荡的周期;给出了定常Rossby波的几种复杂流型,证明了非线性Rossby波的位相传播和能量传播是沿着流线进行的。这些结果对深入认识大气内部动力过程和解释某些观测现象具有一定意义。     

A DYNAMICAL STUDY OF THE FLOW FIELD IN THE PBL OVER LARGE-SCALE TOPOGRAPHY

In this paper, the eddy coefficient and the treatment for dividing layers of Estoque's numerical model in modernPBL dynamics have been applied to derive order-zero and order-one analytic solutions over large-scale topography,the solutions are used to obtain the divergence and vertical velocity, improving the previous results.     

缓慢移动性Rossby波与大尺度地形的近共振相互作用

通过考虑西风角动量（基本气流的二阶修正）对缓慢移动性Rossby波的反馈作用,建立起缓慢移动性Rossby波与大尺度地形近共振相互作用的理论模型,使用4阶Runge-Kutta方法对该模型进行数值计算可以发现,缓慢移动性Rossby波与大尺度地形近共振相互作用,可以使缓慢移动性Rossby波和西风角动量产生30～60 d的低频振荡。在高纬度地区（60oN）,30～60 d低频振荡主要以缓慢西移的1波为主;而在中纬度地区30～60 d低频振荡主要表现为1～3波,其中1波可以是缓慢东移的,也可以是缓慢西移的,而2波主要表现为缓慢向西移动,3波为缓慢向东移动。     

层结切变流中的Rossby波的稳定度

Rossby波的稳定度问题是大气动力学的中心问题之一,这方面的研究工作已有很多。早期,文献[1-4,9]采用标准波型法对此问题作了开创性的研究,得到了许多重要结论。如,有关不稳定的判据,稳定波和不稳定波的结构,以及它们对维持大气环流所起的作用等。     

MESOSCALE NONLINEAR GRAVITATIONAL WAVES AND THEIR INTERACTION IN VERTICAL SHEAR FLOW*

Interaction equations of two nonlinear gravitational waves in baroclinic atmosphere are presented via multi-scale perturbation method,which can be classified into coupling nonlinear Schrodinger equations.In particular,the interaction course of two nonlinear gravitational waves of basic flow in vertical linear and quadratic shear is illustrated.Numerical calculation displays that wave amplitude enlarges and wave width narrows when two solitary gravitational waves meet and chase;that basic flow with single shear is more beneficial than that with quadratic shear to the interaction of two nonlinear wave packets;and that the interaction of two wave packets makes wave shape change more greatly and energy more dispersive,which contributes to the occurrence of changeable weather.Therefore,one of the probable mechanisms for the appearance of strong convection weather is the interaction between mesoscale nonlinear gravitational waves.