切变基流中赤道Rossby包络孤立波

A simple shallow-water model on an equatorialβ-plane is employed to investigate the nonlinear equatorial Rossby solitons in a mean zonal flow with meridional shear by the asymptotic method of multiple scales. The cubic nonlinear Schrodinger (NLS, for short) equation, satisfied for large amplitude equatorial envelope Rossby solitons in shear basic flow, is derived. The effects of basic flow shear on the nonlinear equatorial Rossby solitons are also analyzed.     

切变基本纬向流中赤道Rossby包络孤立波

利用多重尺度摄动法，从描写赤道Rossby波的正压大气位涡度方程中推导出在切变基本纬向流中非线性赤道Rossby波包演变所满足的非线性Schrodinger方程，并得到其单个包络孤立子波解，分析基本流切变对非线性赤道Rossby波动的影响。     

大气中的包络Rossby孤立波——纬度效应的作用

本文进一步对旋转正压大气中的包络Rossby孤立波进行了研究，结果发现当Rossby波的波数m（m为纬向波数）满足1≤m≤2时，旋转正压大气中才存在包络Rossby孤立波，并且只有m＝2的包络Rossby孤立波才具有阻塞高压的结构。我们还对这种m＝２的包络Rossby孤立波随纬度变化的持续性进行了计算，得到了许多结果。     

纬向切变基流中的非线性正压Rossby波

在半地转近似下,用相角函数方法得到了包含纬向基流及其切变的非线性常微分方程。利用常微分方程解的拓扑性质的定性理论,直接得到该方程存在有限振幅的周期波解与孤立波解即非线性正压Rossby波解存在的条件,由此分析了纬向切变基流对波解存在的影响。最后利用函数逼近法求得了非线性正压Rossby波解的显式表达式。结果表明,纬向切变基流对波的影响不仅表现在波的存在方面,而且还表现在波的形态方面,反映了波的非线性特点和基流对波动的作用。     

强迫耗散作用下的Rossby包络孤立波及其相互作用

本文讨论了强迫和耗散对Rossby包络孤立波的影响，得到了在强迫和耗散共同作用下，当准共振条件和锁相条件满足时，包络孤立波从外场那里获取能量来克服耗散并形成稳定的锁相包络孤立波。本文还研究了在强迫和耗散作用下两个包络孤立波的碰撞相互作用，发现在某些参数下，两波碰撞后性质变化不大，而在另外一些参数下，碰撞后两波性质显著改变。     

非线性涡旋Rossby波的演变特征

利用多重尺度摄动法，推导出非线性涡旋Rossby波波包的演变方程是非线性Schroedinger方程。对该非线性Schroedinger方程的周期波动解及其稳定性进行了研究，得到了有关稳定和不稳定的判据。数值计算表明：非线性涡旋Rossby波的相速值为10^0m／s量级，这和台风中的螺旋雨带实测移速的量级是一致的，可以从涡旋Rossby波说中较好地解释台风中的螺旋雨带的形成和维持。     

N层模式大气中的斜压孤立Rossby波

文中导得了N层模式的KdV方程,作为例子计算了三层模式的孤立Rossby波流型。基本气流的垂直切变、水平切变和Froude数对孤波流型都有重要影响;不同模态的孤波具有不同流型,不同高度位面上的孤波流型一般是不同的。     

低纬大气Kelvin波和Rossby波的非线性相互作用

利用多重尺度摄动法,对低纬大气Kelvin波和Rossby波的波包演变进行了分析,得到两波的非线性相互作用方程为耦合的非线性复系数Landau方程组。数值计算表明两波相遇将使波振幅变化,波宽变窄;两波非线性相互作用可能是低纬强烈天气突然爆发的原因之一。     

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。     

基本流场切变对赤道长Rossby波的影响

文中应用赤道β平面近似 ,建立一个简单的斜压大气半地转模式 ,在热力学方程中引入表征基本位温场 (θ)经向分布特征的无量纲参数 σ,对线性化的扰动方程进行了频率分析 ,研究基本位温场经向非均匀分布以及基本气流垂直切变对赤道纬向超长尺度 Rossby波动的影响 ,并指出仅考虑基本气流垂直切变或者基本位温场变化的作用是不合适的。定性分析结果表明 :基本位温场经向温差必然有基本气流垂直切变与其相匹配 ,而基本气流垂直切变将导致赤道长 Rossby波动不稳定并影响其纬向传播速度     

基本气流对赤道Rossby波和重力波的影响

应用考虑基本气流作用的赤道β平面线性模式,分析了基本气流对赤道Rossby波和重力波的影响。分析表明,基本西风气流中西传的赤道Rossby波和西传重力波仍有混合现象,基本西风气流将使Rossby波出现不稳定增长,而基本东风气流中的Rossby波和重力波是完全可分的。     

切变基流对赤道大气波动稳定性的作用

在赤道β平面近似条件下，使用纬向切变基流下线性化Boussinesq方程组，分析了在纬向切变基流下几种赤道大气波动的稳定性特征。研究结果表明，基本气流的水平切变对赤道大气波动起到不稳定的作用，但是对赤道大气Kelvin波的频率、稳定性以及传播的相速度并不起作用。基本气流的水平切变使得相对于基本气流向东传播的重力惯性内波相速度减慢，而使得相对于基本气流向西传播的重力惯性内波的相速度加快，却造成相对于基本气流向西传播的Rossby波相速度减慢。基本气流的水平切变对于对赤道混合Rossby-重力惯性内波的影响主要取决于纬向波数k值的范围大小。当纬向波数k值较小时，基流的水平切变使得相对于基本气流向西传播的混合Rossby-重力惯性内波相速度加快；而当纬向波数k值较大时，则使得相对于基本气流向西传播的混合Rossby-重力惯性内波相速度减慢。在半地转近似下，风速水平切变的存在，会使得波长较大（纬向波数k→0）的赤道Rossby波相对于基本气流向西传播的相速度减慢；而风速垂直切变的存在，必然会引起这种波长较大（k→0）的Rossby波出现不稳定增长，同样也会造成赤道Rossby波相对于基本气流向西传播的相速度减慢。最后通过扰动发展能量方程，说明了基本气流的水平切变和垂直切变可以为扰动的发展提供能量来源。     

Vortex Rossby Waves in Asymmetric Basic Flow of Typhoons

Wave ray theory is employed to study features of propagation pathways(rays) of vortex Rossby waves in typhoons with asymmetric basic flow, where the tangential asymmetric basic flow is constructed by superimposing the wavenumber-1 perturbation flow on the symmetric basic flow, and the radial basic flow is derived from the non-divergence equation. Results show that, in a certain distance, the influences of the asymmetry in the basic flow on group velocities and slopes of rays of vortex Rossby waves are mainly concentrated near the radius of maximum wind(RMW), whereas it decreases outside the RMW. The distributions of radial and tangential group velocities of the vortex Rossby waves in the asymmetric basic flow are closely related to the azimuth location of the maximum speed of the asymmetric basic flow, and the importance of radial and tangential basic flow on the group velocities would change with radius. In addition, the stronger asymmetry in the basic flow always corresponds to faster outward energy propagation of vortex Rossby waves. In short, the group velocities, and thereby the wave energy propagation and vortex Rossby wave ray slope in typhoons, would be changed by the asymmetry of the basic flow.     

A Survey of Statistical Relationships between Tropical Cyclone Genesis and Convectively Coupled Equatorial Rossby Waves

Convectively coupled equatorial Rossby waves(ERW)modulate tropical cyclone activities over tropical oceans.This study presents a survey of the statistical relationship between intraseasonal ERWs and tropical cyclone genesis(TCG)over major global TC basins using four-decade-long outgoing longwave radiation(OLR)and TC best-track datasets.Intraseasonal ERWs are identified from the OLR anomalies using an empirical orthogonal function(EOF)analysis method without imposing equatorial symmetry.We find that westward-propagating ERWs are most significant in four tropical ocean basins over the summer hemisphere and that ERWs exhibit similar northeast-southwest(southeast-northwest)tilted phase lines in the northern(southern)hemisphere,with an appreciable poleward advance of wave energy in most TC basins.The EOF-based ERW indices quantitatively show that ERWs significantly modulate TC genesis.The convectively active(suppressed)phases of ERWs coincide with increased(reduced)TCG occurrences.The TCG modulation by ERWs achieves the maximum where the ERWs propagate through the climatological TCG hotspots.As a result,the total number of TCG occurrences in the TC basins varies significantly according to the ERW phase.The ERW-TCG relationship is significant over the northwestern Pacific Ocean,northeastern Pacific Ocean,and the northern Indian Ocean during the northern summer seasons.In the southern summer season,the ERW-TCG relationship is significant over the southern Indian Ocean,Indonesian-Australia basin,and the southwestern Pacific Ocean.However,ERW activities are weak in the main TC development region of the Atlantic Ocean;and the impact on Atlantic TCG appears to be insignificant.     

全球扰动的结构、演变及其球面Rossby波包表示

利用按谱函数展开的方法,计算和分析了正压球面Rossby波的连续谱和离散谱的波包结构、演变和传播特征,发现无论是结构、演变还是传播,连续谱波包和离散谱波包都很不相同.连续谱波包的传播速度不仅大小而且方向都随纬度变化;离散谱波包的传播速度只有大小随纬度变化,其方向在任何纬度上都是向西的.连续谱的波包和离散谱的波包在初始时刻虽然都表现为子午圈上不规则的波动,但随着时间的增加,二者的变化规律不同,连续谱的波包具有局部特征,主要表现在两个半球的中高纬地区,且随时间振幅迅速衰减;而离散谱的波包具有全球性质.将二者与整个扰动波包进行比较,发现:在中高纬度地区,连续谱波包的结构与扰动波包的结构相似,而在赤道地区,离散谱的波包与扰动波包相似.     

缓慢移动的行星尺度偶极子包络Rossby孤立子与?双波地形相互作用

在ＬＧ型偶极子近共振条件下，获得了一个高阶非线性Ｓｃｈｒ■ｄｉｎｇｅｒ方程，并用此方程来描述缓慢移动的包络Ｒｏｓｓｂｙ孤立子与双地形相互作用。数值结果表明，在ＬＧ型偶极子近共振条件下，在弱西风气流中，当一个弱包络孤立子位于地形槽区时，包络Ｒｏｓｓｂｙ孤立子可以通过近共振强迫而放大，并产生振荡现象然而长时间过后这个孤立子将破裂并激发一系列向西传播的小振幅波。在一定时间后，强迫孤立子除了东传外还存在一个缓慢的西传。同时，强迫包络Ｒｏｓｓｂｙ孤立子的瞬时流场与观测到的Ω型阻高和偶极子的形成、维持和崩溃过程类似。除此之外，孤立子扰动理论被用来研究双波地形在Ω型阻高和偶极子中的作用。结果表明，在孤立子的强迫过程中，由于高阶项的存在，孤立子的群速度和相速趋于相等，以致于阻塞包络与载波在某个时刻锁相，在这种情况下，阻塞的产生是强迫包络孤立子从频散向非频散的转换过程，而在阻塞崩溃期间则相反。因此包络孤立子与地形相互作用可以认为是阻塞产生的可能机制。     

Rossby wave propagation in a barotropic atmosphere

The ideas of ray tracing from geometrical optics and wave propagation in a slowly varying medium are applied to Rossby waves propagating in a barotropic atmosphere.The propagation of low-frequency Rossby waves in a zonally symmetric basic state is compared with that for stationary waves presented by Hoskins and Karoly (1981). These ideas are then used to study the propagation of Rossby waves in a basic state with zonally varying middle latitude or low latitude jets. Conditions which allow cross-equatorial wave propagation are presented. For a zonally varying middle latitude jet, there is weak wave convergence in regions of decreasing jet speed, However, this is not sufficient to explain the enhanced wave amplitude found in numerical-model experiments using a zonally varying basic state.