地球自转与EI Nino──波动理论

考虑地球自转速率随时间的变化,应用描写低纬的地球流体（大气和海洋）的浅水模式方程组,分析了地球自转速率变化对低纬大气和海洋波动的影响．研究指出：地球自转速率的变化不但会直接影响纬向风和洋流的变化,而且通过Ｋｅｌｖｉｎ波的传播导致海平面和海温的变化,从而导致ＥＩ Ｎｉｎｏ现象的产生．所以,地球自转速率的变化是影响全球气候变化的重要因素之一．     

气候突变的子波分析

对气候突变的研究,以往多采用统计方法．本文强调气候是多尺度、多层次的这一观点,并用子波变换方法分析了北半球平均温度资料,进一步证实了１９２０年为气候突变点．同时也找到了较低层次（１０１年尺度,１００年尺度）上的突变点的年代．分析结果较为客观并符合实际．     

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。     

低纬大气振荡的一个非线性模式

本文根据低纬大气基本要素场的分布特点,对控制低纬大气运动的方程组作了某些简化,建立了一个应用赤道β平画近似的描写低纬大气固有振荡的非线性模式。从这个模式出发,本文讨论了:(1)没有气压场影响时的纯惯性振荡;(2)考虑气压场且假定气压场是y的对称函数时的惯性振荡;(3)振荡平衡点的稳定性和在一定条件下出现的分岔现象;最后分析了纬向风速振荡周期变化的数值结果。本文研究指出: (i)纯惯性振荡只是在低纬的西风流场中才存在,纯惯性的线性振荡的圆频率为ω₀=√β₀μ₀*,相应的振荡周期为一到两周。在非线性条件下,出现两种圆频率的振荡:ω₀=√β₀μ₀和ω₁=1/2β₀y₀,但一般对线性振荡的结果影响不大,只是在出现孤立子振子时(此时ω₁=ω₀),振荡周期迅速增长,出现长周期的低频和超低频振荡。 (ii)考虑了气压场后,不只是在低纬的西风流场中存在振荡,在弱东风流场中也会出现振荡。不过,低纬的弱气压场对惯性振荡的影响主要在于改变惯性稳定度的数值,但对振荡的周期影响不大。 (iii)惯性振荡的稳定性由惯性稳定度参数μ决定。在线性条件下,当μ<0时,低纬惯性振荡是稳定的,当μ>0时,低纬惯性振荡是不稳定的;但在非线性条件下,即便在μ>0时也会出现稳定的惯性振荡,这是非线性对不稳定增长的抑制作用所致。因而当参数μ由负值变到正值时,在b<0的条件下出现了超临界分岔。      

气候突变的子波分析

对气候突变的研究，以往多采用统计方法．本文强调气候是多尺度、多层次的这一观点，并用子波变换方法分析了北半球平均温度资料，进一步证实了１９２０年为气候突变点．同时也找到了较低层次（１０１年尺度，１００年尺度）上的突变点的年代．分析结果较为客观并符合实际．     

湍流的粘性和频散效应

本文应用Prandtl混合长理论导得了既包含湍流粘性又包含湍流频散的新的Reynolds平均运动方程组.分析指出:(1)湍流不仅存在粘性效应,而且存在频散效应;(2)正是湍流的频散效应可能导致能量逆转(即常说的负粘性现象,实质为一定条件下的负频散现象),并给出了能量逆转的必要条件和充分条件;(3)给出了湍流的KdV-Burgers方程模型.     

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.     

正压准地转模式中大地形作用下的低频波

利用包含大地形和常速纬向基本气流的正压准地转位涡度方程,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波的稳定性起决定作用,同时适当的地形坡度也可导致低频波的形成。而常速纬向基流在总体上的作用是使波动变得趋向低频,且西风基流更有利于低频（30～60天）波的形成。从纬向波数上看,纬向3波以上的波动更容易出现低频（30～60天）。     

CISK、蒸发-风反馈机制和热带大气30-60天振荡

建立一个包含ＣＩＳＫ机制和蒸发－风反馈机制（Ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ－ＷｉｎｄＦｅｅｄｂａｃｋＭｅｃｈａｎｉｓｍ，简写为：ＥＷＦＭ）的热带大气运动的无耗散、线性斜压半地转模式，引入反映ＣＩＳＫ的无量纲凝结潜热参数η和反映ＥＷＦＭ的无量纲参数α，并求得模式系统的解析解。动力学分析和模式大气的计算结果进一步说明了ＣＩＳＫ和ＥＷＦＭ的共同作用是激发和驱动热带大气低频振荡的重要物理过程。