大气非线性超长波

本文从非线性大气运动方程出发,根据常微分方程的稳定性理论,指出了非线性超长波存在的条件,求得了非线性波动解,它反映了大气非线性波动的特色。本文还对此进行了一些有意义的讨论。     

非均匀大气层结中大气惯性重力波的发展

本文用WKB近似方法导出了非静力平衡下惯性重力波的能量增长与大气层结在时间和空间上不均匀性的关系,并定义了一种新的重力惯性波的广义波作用量。     

非均匀层结下的对称不稳定

研究了非均匀层结下的对称不稳定，给出了不稳定发生的判据，并将该微分方程的特征值问题化为一个实对称矩阵的特征值问题，还取不同的层结廓线进行了数值计算。     

非静力平衡大气中的斜压惯性不稳定

本文研究在具有水平和垂直切变的平行基本流场中的二维非静力平衡扰动,扰动沿基本流方向不变。对于基本流呈线性切变的情况得到无穷空间初值问题解,并讨论了不稳定判据及不稳定环流发展的定向特征。对于基本流场非线性切变情况得到广义能量守恒方程并将前者的讨论结果推广。对于边界及湍流耗散的影响作了简单考察并定性讨论了有关中尺度强对流的某些问题。     

斜压大气中飑线的非线性过程与K-dV方程

本文从理论上证明斜压非静力平衡大气中飑线的形成与演变和正压大气中一样可以归结为一类由K-dV方程所描述的大气孤波.讨论了在具有垂直切变的基本气流中这类孤波的结构特征,并与观测事实作了对比.当沿着低空急流出现有限宽度的初始扰动时,这种孤波可以被激发出来.当扰动的强度与宽度达到一定值时,还将形成一种孤波队列.这正是大气中所观测到的飑线或雷雨列队现象.     

非均匀下垫面大气边界层研究进展

总结了水平非均匀下垫面的大气边界层研究,指出干旱区的绿洲具有明显的“冷湿岛效应”,并可形成边缘逆湿和区域环流,而植被和水域的分布则显著改变了大气边界层结构．阐述了复杂地形下垫面对局地风场和小尺度环流产生的影响、城市热岛效应的产生及特点和城市中绿地和水体的微气候效应．比较分析了不同陆面参数化方案以及边界层气候模式,提出未来在热力与动力非均匀的结合、湿地下垫面的数值模拟、城市复杂下垫面参数化以及气候模式的耦合等方面尚需进行深入的研究．     

大气边界层的研究——从均匀到非均匀

主要从理论、试验角度对大气边界层的研究进行了简要的回顾,尤其对近年来倍受关注的非均匀地表条件下的边界层研究进行了较详细的介绍,并对大气边界层的研究进行了展望。20世纪50年代,Monin和Obukhov提出的Monin-Obukhov相似理论,为现代大气边界层物理学奠定了基础。之后进行的多次大型综合性外场试验,不仅揭示和发现了大气边界层中的许多现象和规律,也验证和发展了Monin-Obukhov相似理论。80年代以后,非均匀地表条件下的大气边界层研究越来越受到关注,一些新的现象被揭示,新的问题被提出,同时也提出了一些新的概念和研究方法。未来10 a,除大气湍流机理等需长期坚持研究外,还应进一步开展非均匀复杂下垫面边界层研究、城市边界层研究和局地边界层气象预报研究。     

线性与半地转斜压Ekman层中大气运动的动能耗散

本文分别用线性与半地转斜压Ekman层模式,解析地给出由宏观外参数来估计斜压Ekman层中动能耗散即变性能量的公式。结果表明,斜压性对变性能量有较大影响,其影响程度随系统特征与热成风特征的改变而改变,从而加深了对变性能量的认识。     

积云对流在非地转非线性斜压扰动发展中的作用

本文得到积云对流潜热释放和非地转非线性效应控制增辐斜压扰动解析式及CISK-斜压联合不稳定性对波长的选择机制.以一个包含了Ekman层效应的二层模式分析表明: (1)在适宜的积云对流情况下,由平流扩散、Ekman层摩擦、静力稳定度和加热系数等物理因素相互制约,扰动最大增长率的波长是属中型扰动范围,即2000一4000公里波长的扰动是联合不稳定的最不稳定的波. (2)积云对流潜热是引起中型扰动不稳定的主要能量源,它既是扰动发展的驱动机制,又对发展的爆发提供了比从基本气流得到的能量大得多的有效位能,它激发了斜     

大气层结的非均匀性对重力内波波射线的影响

文中利用ＷＫＢ近似，讨论了非均匀层结对惯性重力内波和纯重力内波能量传播路径的影响，得到了波的能量密度，广义波作用密度，和广义拟能密度守恒的条件，导得了重力内波不稳定的必要条件，给出了在波的传播过程中控制波射线折射的方程，得到了两类不同的临界层，最后还利用四阶Ｒｕｎｇｅ－Ｋｕｔｔａ方法计算了不同层结分布下的波射线。     

斜压大气中尺度横波扰动的发展

为探索带状中尺度扰动发生发展的可能性及其对深厚对流云团的启动和组织作用。本文利用准动量无辐散二维模式讨论了斜压切变基流上中尺度横波扰动的发展问题。首先导出波能密度和波作用量，然后利用ＷＫＢ方法分析了波包的传播，建立波作用量方程，进而从波作用量方程出发，分别讨论了大气中各种层结下横波型扰动发展的物理背景条件。     

非线性斜压Ekman层的动力特征

本文研究了斜压性对非线性Ekman层内的风场及顶部垂直速度的影响。结果表明,斜压性将改变其非线性Ekman层内的风场及顶部垂直速度,其影响随着系统特征与热成风特征的改变而改变。在本工作中,还用地转动量近似的方法作了相应的研究,并将其结果作了相应比较。     

斜压罗斯贝波非线性问题的研究

本文利用两层斜压准地转模式,讨论了波-流相互作用问题,得到以下结论:(1)当大气中基本流切变较大时,波流间能量交换明显。切变较小时,波幅变化较小;(2)在较小的基本流切变下,波动可出现稳定的平衡态,此平衡态多为相当正压状态;(3)斜压波在发展过程中,温度场和流场之间具有制约关系。     

非绝热加热和地形共同强迫下斜压大气的环流突变

本文用低谱途径研究了非绝热加热和地形共同强迫下斜压大气流型的突变,结果与由夏至冬季节转换期间,对流层上层副热带高压从高原经度急速东移到大洋上空的观测事实相似.     

热带大气运动的长波和超长波(二)

本文对热带湿大气运动的长波、纬向超长波(纬向扰动尺度L1～104公里,经向扰动尺度L2～106公里)和经向超长波(L1～103公里,L2～104公里)进行了尺度分析,得到了适合这些运动的近似方程。对于纬向超长波,与干大气一样为正压无辐散运动;但对于长波和经向超长波,它们的运动特征与干大气有着巨大的差别,在这类运动中,位势部分、辐散辐合和垂直气流相当重要,而且重力内波波速大大变慢,因而可以认定混合的Rossby-重力波是热带长波和经向超长波的一个重要特性。我们所得的结果与Charney对干大气的分析不一致,也与Murakami对湿大气的分析不一致。从而证实了谢义炳教授最近提出的空气温度对大气运动有重要影响的观点。同时,在假定基本气流U=0的情况下,对线性化扰动方程进行了频率分析,证实了上述尺度分析的结果是正确的。     

关于非均匀下垫面大气边界层研究的讨论

本文是该会议关于非均匀下垫面大气边界层研究的讨论总结,涉及大气边界层观测试验、M-O相似理论的适用范、非均匀陆面边界层参数化、非均匀下垫面能量平衡、城市边界层,以及大气边界层湍流结构与特征等方面。希望这些讨论能为今后非均匀陆面过程研究提供有益的启示。     

热带大气运动的长波和超长波(一)

对热带干大气运动的长波、纬向超长波(纬向扰动尺度L_1～10~4公里,经向扰动尺度L_2～10~3公里)和经向超长波(L_1～10~3公里,L_2～10~4公里)进行了尺度分析,得到了适合这些运动的近似方程。对于纬向超长波,与长波的情况一样为正压无辐散运动;但在经向超长波时,则涡度方程中存在辐散项,这一结果与Matsuno得到的在热带存在Rossby波和惯性-重力波混合的情况是一致的。同时,在存在基本气流切变的情况下,对线性化扰动方程进行了频率分析,结果指出,当n≥1时,Rossby波和惯性-重力波是可分的;当n=0,而纬向尺度L_1～1000公里时,存在混合Rossby-重力波,这就证实了上述尺度分析的结果是正确的。于是,把尺度分析的结果与热带波动运动中Rossby波和惯性-重力波是可分的或混合的特性统一了起来。     

季节转换期间北半球大气超长波与长波的演变

自1958年伯格(Burger)第一次提出超长波具有与长波不同的力学体系的看法以来,关于超长波的研究受到广泛重视,特别是超长波活动与中长期天气过程之间所存在的密切关系,使人们感到有可能开始摆脱一直沿用短期预报延伸外推的办法来制作中长期预报的做法。我们认为:任何一次中长期天气过程,都必然会受到行星尺度环流的制约。正如《超长波活     

赤道地区大气的超长波波动

浅水波方程写在赤道β平面上并根据大气运动的平均状态线性化,得到了线性化方程组的特征方程,解出了它的特征根和特征向量。发现由于东风切变的存在,可以产生自西向东传播的Rossby波。还给出了波数为1和2的一些超长波的图形。