热带和副热带湿大气的大尺度运动

本文对热带和副热带湿大气的大尺度运动的热力学性质和动力学性质进行了分析。结果表明,热带湿大气运动的性质与干大气有着巨大的差异,也与中、高纬度地区的大气运动有着很大的不同。指出热带是位势运动、辐合辐散和上升运动广泛盛行的地区。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。我们的结果与实际比较符合,从而证实了谢义炳教授最近提出的空气湿度对大气运动有重要影响的观点。同时,我们提出了一种反映热带大气具有强位势运动特点的风压场的关系,这种关系在任何中、高纬度地区风压场关系的研究中所不曾出现过的。     

论大气中的多时态特征与准地转运动

利用大气中的多时态概念,对准地转运动的物理过程与特征进行了分析与研究,指出由于运动的水平尺度不同,准地转运动的特点也就不同,特别是当水平尺度L小于某一特征长度尺度L_c时,层结大气的准地转运动还具有多时态特点的一类运动。大气中的多时态现象的出现是有条件的,本文中,对这些条件及其物理意义进行了分析与讨论。     

旋转大气中运动的多时态特征和时间边界层

一、引言 众所周知,旋转大气中的运动,存在两个在时间尺度和动力学特征上都有明显差别的过程,即适应过程和发展过程。最近,叶笃正、李麦村等进一步指出:在发展过程中,大气运动还具有迅速变化和缓慢变化的两个阶段,对于这种发展过程中的双时态特征,巢纪平从物理上作了进一步的解释。因此,联合适应过程与发展过程,运动至少存在三个时态,事实上,这种多时态特征是旋转流体中运动的一种固有现象,在本文中,我们将对此作进一步的分析与讨论。     

热带大气运动的特征

本文用小参数展开方法,探讨了热带大气中的特征运动及其基本属性.理论分析表明: 热带地区的超长波系统有中纬度长波的类似性质.其快过程是地转适应过程,有重力惯性波的活动;而慢过程在零级近似下是地转风,流场具有水平无辐散性质,在一级近似下是类似Rossby波的慢波,运动满足位涡度守恒的条件. 热带大气中的中间尺度运动,时间尺度远大于平流时间时为旋转风,是一种定常涡旋;时间尺度近于平流时间时,运动是水平无辐散的,且保持相对涡度守恒;若时间尺度远小于平流时间,则表现为重力波的活动. 热带大气中水平尺度近于10~6米     

大尺度大气运动的动力学

1.引言动力气象学是研究同天气和气候有关的大气运动的学科,但动力气象学家惯于强调天气尺度和行星尺度的运动。在过去四年中,有关天气尺度和行星尺度运动的动力学已取得许多令人鼓舞的成果,其中许多与大气运动短期变化的各种形态有关,而这些短期变化可以由内因引起,也可以由外因造成。若干研究已超越了传统的扰动处理方法,在那种传统处理中,扰动被假定为叠加在一种纬向对称的基本状态上。目前,关于准静止纬向非对称气流的动力学,以及关于这种气流对瞬时环流的控制作用的认识,已有了重大的进步。在这篇评述中,将重点介绍研究对流层中天气     

旋转大气中运动的多时态特征和时间边界层(Ⅱ)

在前一文中,我们利用尺度分析的方法与时间边界层的概念,对大气中大尺度运动的多时态特征进行了分析和讨论,指出这种多时态的特征是旋转大气中的一种固有现象,但是这种多时态特征是否会因运动尺度的改变而改变呢?这就是本文所要继续进行分析的问题。     

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。     

大尺度大气运动的浑沌形态

本文用一个确定的强迫耗散的八维非线性自治系统描述大尺度斜压大气的运动。在一定的热力强迫范围,流型演变显示出浑沌形态。随着热力强迫的渐变,发生了浑沌形态与周期形态之间的多次转换。在浑沌区内又清楚地显示出周期3和周期6的窗口。 流型演变的周期形态,相应于夏半年对流层上层副热带高压中心沿东西方向的周期的低频振荡。转为浑沌形态后,这种规则性的低频振荡即遭到破坏。这个副热带高压周期性东西振荡的建立与破坏的现象,与实际大气的观测事实十分相似。     

大气大尺度水平运动的稳定性

本文对大气大尺度水平(惯性)运动的稳定性进行了简单的理论分析,着重讨论非线性的影响.结果表明:与线性情况下满足惯性稳定度条件的运动为稳定态否则为不稳定态不同,在非线性条件下,即基本纬向气流的涡度随纬度有变化时(线性或非线性变化),运动会出现分岔现象,在惯性稳定区还会产生不稳定的平衡态,在惯性不稳定区还会出现稳定的平衡态.在运动的惯性不稳定区,如果基本气流的涡度随纬度非线性增加,则当初始位置的地转偏差达到某一强度时,运动可发生一种月尖形突变.     

大尺度大气运动的耗散结构

一个远离平衡的开放体系,在非平衡变化达到某一临界点时,系统通过不断地与外界交换能量和物质,就可能转变为一种新的时间、空间或功能的有序状态。这种非平衡条件下新的有序结构,被普利高津学派称之为耗散结构。耗敞结构只能在满足一定约束的非线性系统中显现。在一维自治系统的情况下,对于包含三次方非线性项的微分方程而言,相应的广义势函数可能出现势阱或势垒。如果非线性项限于     

大尺度大气运动的形态与耗散结构

Lorenz低谱途径,作为一种简化方式,满足丑纪范提出的简化大气动力学方程组的准则.准地转斜压波和地形驻波是大尺度大气运动的两类重要形态,它们都具有耗散结构的特色.     

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     

热带大气中的地形强迫运动

本文研究了在基本气流无切变和有切变的情况下地形对低伟大气大尺度定常运动的影响。从赤道β平面的线性化正压原始方程出发,求得一个解析形式的地形影响函数。对它的分析表明:大气的受迫运动不仅取决于越过山脉的基本气流的方向,而且还与山脉所处的纬度以及山脉的尺度有关。当适度的西风越过山脉时,会在背风侧形成地形槽。在线性模式中,基本气流的东西风切变对地形强迫波的经向伸展范围起限制作用。利用本文的模式,对东南亚近赤道地区的气压场和流场进行模拟,其结果与观测事实定性一致。最后,本文还讨论了越赤道气流通道的形成机制。      

大尺度大气运动年际变化的数值研究

大尺度大气运动的流型和区域性气象要素随时间的演变,均具有比较清楚的年际变化。流型和要素年际变化的若干统计规律,正在长期天气预报和气候预报的业务中被广泛运用。目前,关于年际变化形成机理的问题已日益受到重视,这将为相应的预报方法提供动力学的理论基础。     

热带太平洋异常暖水期的大尺度海洋-大气相互作用

本文利用一个简单的海气耦合模式研究了赤道太平洋异常暖水期(El Nino)的大尺度海气相互作用效应.研究主要集中于有关El Nino期间在热带太平洋上空观测到的双元自然态可能存在的海气反馈机制问题.数值实验的结果表明,西太平洋和东太平洋上空的表面风在相互作用中起着明显不同的作用.相互作用的净结果是沿赤道产生一个持久缓慢西移的正海平面温度距平,这与观测相符.同时也表明,由于太平洋Walke环流和大尺度海洋异常之间的耦合作用的结果,一个相互作用系统较之非相互作用系统更可能支持强 El Nino事件.     

热带大气运动的Rossby孤波

广东热带海洋气象研究所     

正压大气中大尺度运动的涡度熵

本文在引入涡度熵概念的基础上,在绝热和无摩擦作用的情况下,对正压大气中大尺度运动的涡度熵的产生进行了讨论。指出β效应,辐散效应和地形作用是产生涡度熵的因子,而且我们还用涡度熵的概念对大气中偶极子阻塞的形成过程进行了解释,加深了我们对偶极子阻塞形成过程的理解。     

热带大气发展运动的低频模式

当热带大气运动的适应过程完成后,即进入到缓变的发展运动,描写发展运动的模式有Gill的长波近似模式以及作者提出的短波近似模式.文中在分析这两个模式的特点和不足之处后,提出了低频近似下的发展模式.如f0是热带地区典型的科氏参数值或惯性振荡频率,设运动的特征频率为σ,则长波和短波近似的成立条件之一,要求σf0.而低频近似模式要求σ2f02,即对运动频率的要求比长波或短波近似模式降低一个量级,因此适用性更广.