一种非线性大气化学动力学方程组的新算法

提出了一种求解非线性大气化学动力学方程组的新算法,即预测／校正拟稳定近似法（ＰＣＱＳＳＡ）该方案集中了传统的ＱＳＳＡ方案和Ｈｙｂｒｉｄ方案的优点,具有较高的计算效率和精度,对于复杂的大气化学模式和区域污染模式较适用。     

相对垂直加速度和中尺度大气运动方程组

对具有强对流性质的中尺度系统运动的描写，直接采用包含准静力假设的p坐标系或σ坐标系大气运动方程组是不精确又不合理的。因此，必须发展更精确的非静力中尺度大气运动方程组。本文通过引入相对垂直加速度δ和通用(x，y，ζ，t)坐标系(简称ζ坐标系).导出了ζ坐标系中的非静力大气运动方程组。该方程组的垂直运动方程是非静力的，相对垂直加速度δ是可预报的；垂直加速度可由δ直接求得；而δ既直接影响速度场、位势场、质量场和地面气压场，还间接影响温度场。通过对通用ζ坐标系中非静力大气运动方程组的应用，可以很容易地获得p坐标系或σ坐标系及其它垂直坐标系中的非静力大气运动方程组；当δ为零时，则简化为一般包含准静力假设的p坐标系或σ坐标系及其它垂直坐标系中的大气运动方程组。在一般广泛使用的p坐标系或σ坐标系大气运动方程组中，因未考虑δ的贡献，对一些场的预报就会产生误差，较长时间的数值积分会使这种误差积累愈来愈大。显然，新发展的非静力大气运动方程组考虑了δ的贡献，从而消除了这种误差，所以就更为精确，也更适用于对中尺度系统运动的描写和预报。     

水平离散网格与大气运动

从线性浅水方程组出发,在Arakawa A-E网格和z网格上,从频率和群速方面讨论了这六种网格对大气中的两种重要的波动：惯性重力波和Rossby波的描述能力。结果表明：C、z、E网格比其它网格产生的歪曲都要小。     

非线性大气化学动力学方程组数值解法的比较

大气化学模式中描述化学反应动力学的是一组高度耦合、刚性、非线性的常微分方程组,高效精确的计算方法在空气质量模拟预测、气候化学相互作用研究中尤为重要。本文介绍了求解此类非线性常微分方程组(ODEs)的七种常见的数值计算方法,包括QSSA、MQSSA、HYBRID、MHYBRID、LSODE、GongCho以及TWOSTEP方法,并基于同一反应机理进行24 h的数值模拟,通过对模拟结果的讨论分析,比较了各种方法的优劣。研究结果表明,就计算效率而言,QSSA方法最为省时。就计算精度而言,LSODE方法最优。若综合考虑计算精度和效率,HYBRID、MHY-BRID是比较适中的数值解法。     

涡旋系统运动可预报性的一种简单动力学分析

运用简单的动力学方程，考察了旋转运动和辐合运动的初值问题，由此探讨了天气系统运动的可预报时限。对于天气尺度系统，确定性可预报时限约２－５天；对于１０＾７ｍ量级天气系统，可预报时限约１０多天；对于中小尺度天气系统，可预报时限约１天。其结果同Ｓｍａｇｏｒｉｎｓｋｙ等、Ｆｒａｅｄｒｉｃｈ等的结论基本一致。讨论还发现，在不同外部参数条件下，涡旋运动可预报性是差异的。     

试探大气边界层湍流运动的若干问题

对湍流运动的几个基本理论问题作了一定程度的探讨，并根据湍流动能方程分析了大气边界层湍流产生和发展的能量机制，以此为判据推导了滴运动的凡主范围和物理含意较为清楚的混合长表达式。     

湿大气方程组解的渐近性质

研究无穷维Ｈｉｌｂｅｒｔ空间中,湿大气运动系统解的长期行为,在导得了湿大气运动方程是Ｈｉｌｂｅｒｔ空间中一个非常特殊的算子方程之后,利用算子的性质讨论了全局吸收集和全局吸引子的存在性,揭示出系统解的渐近行为表现在吸引子的结构上及系统向非绝热加热的非线性适应过程。最后指出了几个简化方程组与原方程组在解的长期行为上的根本不同,从而给出长期天气或气候研究中简化方程组必须遵循的原则。     

滞弹性系统中对称扰动的涡度方程的特征分析

采用滞弹性近似下的三维中尺度大气动力学方程组,得到了滞弹性系统中对称扰动的涡度方程,并对涡度方程中各物理量进行分析。研究结果表明,相对于浅对流的情况而言,深对流情况下对称扰动的涡度方程较为复杂,滞弹性近似对于研究深对流运动是有效的。     

球面正压粘性大气的运动特征

通过对球面正压粘性大气非线性扰动的研究表明：由于波动之间的弱非线性相互作用,球面小扰动的波包演变是由一种较为简单的方程形式控制,当此粘性力消失时,该方程为非线性Schr?dinger方程。研究结果还表明：非线性Schr?dinger孤立波的形成,有两个因子非常重要,一是运动的球面性,另一个则是基本风场的经向切变。前者反映了球面运动的特殊性。本文还从另一个角度证明了粘性力的作用对波动起着加强能量的耗散作用,不利于这种几率波（Schr?dinger 孤立波）的形成。     

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。     

大气边界层动力学和植被生态过程耦合的一个简单解析理论

发展了一个大气边界层动力学和植被某些生态过程相互作用的简单模式,求得了这个耦合模式的解析解,分析了植被反照率和冠层阻抗(气孔阻力)对大气运动及植被温度的影响,这一相互作用的方式可为进一步发展大气运动和生态过程相互作用的、更复杂的数值模拟模式提供参考.     

大气运动的可预报性

大气运动的可预报性自１９５０年第一张成功的数值天气预报图问世以来。数值预报已经取得了巨大进展、预报水平有了很大提高，预报对象也从大尺度天气系统扩展到多种时空尺度的空气运动。不少先进国家和地区都相继建立起数值预报的业务预报，随着数值预报的业务预报能力不...     

转盘上的大气运动

众所周知,没有实验室的实验．就没有今天的物理学和化学。自然界中发生的任一变化,大多是许多因素的作用而产生的综合结果,究竟某一种因素起什么作用?作用有多大?它和其他因素一起,其作用是相互抵消还是相互加强?通过实验进行研究是最好的方法之一。     

非绝热二维滞弹性流体的动力稳定性

采用滞弹性近似下的二维滞流体动力学方程组，讨论了中尺度对称扰动的动力稳定性，得到其绝热情况下对称不稳定的判据条件。研究结果表明，相对于浅对流的情况而言，深对流情况下对称不稳定的条件更为苛刻一些。在考虑非绝热加热时，扰动增长率随其波长的变化会产生间断现象，中低层加热明显对中－β尺度扰动具有激发增长的作用，并且促使扰动向暖区传播，而中高层加热则具有一定的差异性。     

一类大气运动的结构及存在条件

采用相平面法,在不引进ｋｄｖ方程的情况下求解了无摩擦条件的ｐ坐标大气运动方程组,分析了所求各解表征的大气运动结构及其存在条件、移动特点。结果表明,处于发展初期的弱高压或弱低压系统,其存在条件、移动状况、结构特点受大气静力稳定度、凝结潜热加热、感热加热等作用的共同影响。     

论大气运动的多时态特征——适应、发展和准定常演变

对中国气象学家在地转适应和运动多时态特征方面的研究作了概要性总结。其中主要介绍在风、压场的地转适应以及适应过程完成后,尚可区别出以Rossby波频散为特征的发展过程,和以平流过程为特征的准定常演变过程。文中指出,运动的多时态特征是由于动力系统中存在多种物理过程造成,因此在小尺度、中尺度以及热带大尺度运动中都存在适应、发展和准定常演变过程。文中进而指出,这种多时态特征也存在于海气耦合的气候系统中,以及更复杂的气候系统中,也即带有一定的普遍性。     

β项对大尺度大气运动的影响

简要分析了由于柯氏力随纬度变化引起的β项对大尺度大气运动的影响。分大气长波、大尺度涡旋和行星尺度的大气运动三个部分来讨论     

国家气候中心大气模式的验证研究——AMIP-Ⅱ结果分析

应用AMIP-Ⅱ计划提供的1979～1996年海温及海冰场作下边界条件运行国家气候中心的大气环流模式，将模式的输出结果与NCEP资料进行对比以便验证模式模拟实际大气运动变化的能力。验证的结果表明：国家气候中心的大气环流模式能够模拟出对流层大气的大尺度运动特征，如高度场、温度场及风场的特征等，但对降水的模拟则有较大的误差；此外模式对对流层上层及平流层温度等要素的模拟也存在着较大的误差；模式的物理过程也需要进一步进行改进。