涡旋自组织的两类可能机制

在准地转模式的框架内实施四组数值试验, 研究涡旋自组织的问题, 初步提出了涡旋自组织的两类可能机制. 中尺度地形的引进可以使分离的涡合并为一个较大尺度的涡旋; 中γ 涡与中β 涡相互作用的引进, 可以使分离的涡自组织形成一个类似于台风环流的涡旋.     

大气涡旋的螺旋结构

利用速度场的分解,说明大气中常见的斑图.速度场可分为变形场和旋转场.若大气动力学方程中只有气压梯度力和科里奥利力平衡,此时速度场只有旋转场,地面天气图上气旋反气旋斑图是闭合的.若再加上摩擦力,则斑图为实际的气旋反气旋螺旋.对三维有水平辐散辐合的涡旋,其斑图为三维螺旋型式,常见是漏斗状.台风小口朝上,龙卷风大口朝上.     

利用卫星探测深海涡旋

美国特拉华大学、NASA喷气推进试验室和中国海洋大学的科学家利用来自美国与欧洲卫星的探测资料开发了一种探测西班牙与葡萄牙附近大西洋中高盐度水下0．8km以下涡旋（Meddies）的方法。这些温暖、位于海洋深处的涡旋是海洋复杂环流系统的一部分，驱动着调节地球气候的洋流。该项研究标志着科学家首次能够探测从深海到太空所发生的现象，利用一种新的多探测器技术追踪海洋盐度的变化。该研究的负责人为特拉华大学的Xiaohai Yan和Mary A．S．Lighthipe等，     

9610号热带风暴中尺度涡旋数值模拟

以实测资料作为初始场,用套网格的中尺数值模式分析和模拟与９６１０号热带低压相伴的特大暴雨过程,结果发现模式对本过程的模拟效果较好,不论粗细网格,在揭示中尺度涡旋方面都具有参考价值。     

山地背风涡旋的数值研究

本文建立了一个三维原始方程数值模式，模拟山地背风坡的环流系统。模拟结果表明，在较强层结条件下，山地背风坡上地形性中尺度斜压性大大加强，引起背风坡上的反向环流和涡旋偶极子，非粘性动力强迫效应是流场分离的重要机制。     

气流越过山谷的一个数值试验

本文应用一个二维定常模式对气流越过不同水平宽度和深度的山谷地形产生的动力学效应进行了考察,结果表明:山谷上空的扰动涡旋受基本气流(?)、山谷深度(?)及水平宽度(2L)的制约。例如,当(?)=6米·秒~(-1),(?)/L>1时,在山谷上有两个扰动涡旋,而当U=6米·秒~(-1),δ/L<1时,只有一个扰动涡旋。     

台风螺旋雨带——涡旋Rossby波

台风中的螺旋云雨带是由多种探测手段被观测到的现象 ,是为大家所共识的不争事实。但是 ,对它的形成、维持的理论解释 ,虽有多种学说 ,一直以来人们都倾向于重力惯性波说。而重力惯性波说有一个致命的弱点 ,即波的相速理论值为 10 1m/s量级 ,它要比螺旋云雨带实测移速只有 10 0 m/s几乎大一个量级。于是从前几年开始 ,人们又回到 30多年前提出的涡旋 Rossby波说那里去寻找合适的解释。经典的Rossby波是 β =(df/dy)作用的大尺度波动 ,而适用于台风中螺旋云雨带的涡旋———Rossby波乃是 f平面 (β =0 )上的中尺度波动。那末 ,对这两类尺度不同和成波机理不同的波动 ,何以均冠予Rossby波一词 ?本文试图从动力学等价原理上 ,对此作统一联系的说明。其结果是 :台风基本气流的涡度 ζ随径向 (r)变化的梯度d ζdr=1rr(r vλ) ,在动力学上等价于科氏参数 f随纬度变化的梯度即β=df/dy ;或者说它们在绝对涡度守恒的前提下 ,作为波扰动的成波机理是等价的     

基于卫星高度计和浮标漂流轨迹的海洋涡旋特征信息对比分析

本文基于Chelton提供的涡旋数据集和浮标漂流轨迹提取的涡旋结果,对1993—2015年的全球涡旋进行特征信息对比分析。结果表明,在全球范围内高度计涡旋数据集中的欧拉涡旋和浮标漂流轨迹提取的拉格朗日涡旋的配对成功率在空间分布上并不均衡,在中纬度(20°—60°S,20°—60°N)配对成功率最高可达25%,而在20°S—20°N区域内配对成功率不到10%。由于低纬度地转效应并不显著,卫星高度计无法有效观测到涡旋,但通过浮标漂流轨迹识别出的拉格朗日涡旋却大量存在,这说明在低纬度区域内,采用漂流浮标手段对涡旋进行观测,能够有效地弥补卫星高度计识别涡旋的区域限制。进一步分析表明,总体而言,提取的欧拉涡旋半径要大于拉格朗日涡旋闭合回路半径。两种识别方法获得的涡旋(闭合回路)在20°—50°S, 20°—50°N的副热带和中纬度海区半径大致相当; 20°S—20°N度以内(特别是近赤道区域)、高纬度区域以及西边界流区域,欧拉涡旋半径是同期拉格朗日涡旋闭合回路半径的3倍或更多。此外,对配对涡旋的Rossby数分析结果显示,拉格朗日涡旋较小的闭合回路对应较大的平均相对涡度,这表明浮标在被中尺度涡俘获后,更容易在相对涡度较大的地方(如中尺度涡中心、中尺度涡边缘等)形成闭合回路。     

北太平洋副热带逆流区中尺度涡旋的统计特征及其分布规律

本文基于卫星高度计得到的全球非线性中尺度涡旋数据集,分析了北太平洋副热带逆流(Subtropical Countercurrent.STCC)区域中尺度涡旋的统计特征,包括其基本特征、空间分布、传播特征、季节和年际变化;给出了该区域涡旋振幅、半径、旋转速度和罗斯贝数的分布直方图,并利用瑞利分布和对数正态分布对其进行了拟合。结果显示,涡旋振幅、半径、旋转速度和罗斯贝数的直方图很好地服从于对数正态分布。此外,通过与北太平洋中涡旋的对比研究,我们发现在STCC区中对数正态分布的拟合效果更好。本研究提高了对STCC区域中尺度涡旋统计特征的认识,明确了其与大洋中涡旋的区别;通过对数正态分布对涡旋特征的拟合,清晰地体现出了其分布规律,这在很大程度上降低了对观测数据的依赖,从而帮助我们更加有效地判断和预测涡旋特征的变化,同时为数值模式中涡旋的参数化提供了依据。