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Lorenz方程中引进切变以后,对普朗特数为0.7的大气可以出现浑沌。 速度切变在一定情况下起阻尼作用,有切变时比无切变时湍流发生的临界莱雷数要高。 浑沌是一种非周期的现象,它在相空间中的轨迹是混乱的。 通向湍流的道路有很多种。切变较小时为普通湍流形态;切变较大时是间歇湍流形态;切变适中时为短暂层流状态。 有速度切变时的浑沌对大气湍流的研究有很大的实际意义。 相似文献
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有关大气湍流的几个问题 总被引：3，自引：0，他引：3
浑沌(chaos)概念的提出,有关大气湍流的若干问题有深入讨论的必要。根据我们近几年研究对如下问题提出自己见解,供深入讨论:确定的动力系统可以描述大气湍流,大气湍流可以用有限维动力系统来研究,速度切变?u/?z有两重性,稳定层结下可以出现湍流,Lorenz方程的意义及局限性,湍流发生 相似文献
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一、引言 1963年著名气象学家E.N.Lorenz发表了题为“确定的非周期流”的文章,内容是从确定的大气运动方程组中算出了非周期的结果。这篇文章当时并没有引起人们的重视,直到1971年Ruelle将这种非周期流与实践中的湍流现象的发生联系起来,提出了奇怪吸引子(strange attractor)和浑沌(chaos)的概念,Lorenz的文章才受到重视。 相似文献
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大气边界层阵风相干结构的产生条件 总被引：1，自引：0，他引：1
壁湍流相干结构的发现是近代湍流研究的重大进展之一,从20世纪50年代开始,在大气边界层湍流中也发现了相干结构——对流云街,并进行了系统的研究。近些年来,人们发现在近地层湍流中也存在相干结构。利用北京325 m气象塔对城市下垫面中大风和小风天气的风速分析,发现较有规律的周期3~6 min的阵风,且有明显的相干结构,而对不同下垫面的阵风研究,均发现存在这种相干结构,这种阵风相干结构对通量输送有不可忽视的作用。本文利用2012年4月甘肃省民勤县巴丹吉林沙漠观测塔的超声风速和平均场风速、温度观测资料,对阵风相干结构的产生条件进行了分析。采用傅立叶变换,将三维超声风速按频率分成基流(周期10分钟以上)、阵风扰动(周期1到10分钟)、湍流脉动(周期小于1分钟)三部分,结合平均场的资料分析发现:阵风相干结构出现在静力中性、不稳定甚至略微稳定的条件下,或者说机械作用主导的大气边界层,阵风区就会出现相干结构,热力作用对其有抑制和干扰的作用。从而,阵风的相干结构和壁面相干结构都出现在中性条件下,是机械湍流的现象,都主导着动量能量的输运。阵风区的相干结构并不等同于对流云街,他们出现在不同的大气稳定度条件下且尺度不同。 相似文献
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边界层大气湍流特征的声雷达探测 总被引：1，自引：0，他引：1
声雷达可以直接测量温度脉动谱Φ_T(K_0)或温度结构系数C_T~2值。由于大气中谱的尺度很宽,在边界层大气中,用声雷达测得的Φ_T(K_0)或C_T~2是一个随机量,具有正偏态分布的特性,并满足对数正态分布。 从Φ_T(K_0)的频谱分析中得到,在频率为10~(-3)—3×10~(-3)秒~(-1)的范围内,存在着一个能量的峰值区,峰值和高频之间,能量的过渡带很陡。过去一般认为中尺度范围是大气谱段中能量的低值区。本文的分析发现,在中尺度范围内,无论在稳定或不稳定层结,经常存在着几分钟到十几分钟的周期活动,并对能量产生较大的贡献。这对今后大气湍流理论的研究,是一个值得注意的问题。此外,由于大气中谱尺度很宽,必须正确地选取气象要素或其它物理量的平均时间,才能获得稳定的气象要素的平均值。 相似文献
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飞机颠簸是飞机飞经大气中的湍流扰动层而有的现象,因此,颠簸的预报,首先是对大气中湍流扰动的预报。晴空湍流一般出现在６～１５ｋｍ高度,湍流区常有明显的边界,飞机一旦进入,往往突然产生颠簸,特别是产生强颠簸时,对于飞机结构、操纵飞机、仪表指示、旅客安全都... 相似文献
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利用中尺度数值模式ARPS进行了理想场的数值模拟,分析研究了水汽和潜热释放对大气层结稳定度的影响以及其在背风波的发展和演变过程中的作用,研究发现,潜热释放对大气层结分布的影响要远大于水汽对大气层结分布的直接影响,如果没有潜热的释放,水汽对背风波的发展和演变的作用非常小,而潜热释放可以使湿层结稳定度急剧下降,迅速破坏原有的层结分布,使这个区域出现非拦截的强烈的垂直运动,波动的崩溃更加迅速和明显。但需要说明的是在试验中,将数值模式里控制潜热释放的参数设为:0、1/2、2的假定情况,则在实际的大气运动过程中是不可能存在的。 相似文献
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对惯性重力内波方程组分别通过线性和非线性求解探讨造成2010年10月海南岛一次特大暴雨中一类热带中尺度涡旋生成发展的动力、热力机制,研究发现:（1）在副热带高压和大陆冷高压南侧反气旋性纬向水平风切变大值区、静力不稳定大气层结、积云对流潜热释放、低空急流、适当强度的冷空气有利于热带中尺度涡旋的形成和发展;（2）非线性惯性重力内波的孤立波解与这类热带中尺度涡旋有很好的联系,在静力不稳定的大气层结下,热带中尺度涡旋的形态主要由对流凝结潜热加热所决定,即潜热加热下的孤立波解要求热带中尺度涡旋在垂直方向是一个浅薄的涡旋系统;另外强盛的对流凝结潜热对热带中尺度涡旋垂直运动振幅的增强起主要作用,更有利于涡旋的发展和维持。基于天气事实分析的理论研究为深化影响海南的热带中尺度涡旋乃至南海中尺度对流系统的机理认识进行了探索。 相似文献
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大气凝结水汽汇、凝结潜热作用与积云对流参数化 总被引：2，自引：0，他引：2
从引入包含质量(水汽)源、汇的连续方程出发,重新推导出大尺度凝结降水和积云对流凝结降水之水汽汇起作用的热力学方程,从而重新给出气压、气温预报方程及地面气压与高空位势高度预报方程。发现,在此基础上,才能实现凝结3个作用:气块水汽质量流失与气压降低;气块虚温降低;加热气块;和通过大气运动方程,实现大气凝结潜热“热机”作功。这时,对于预报气压、气温场,积云对流参数化方案中的参数在凝结3个作用中保持一致。否则,通过积云对流参数化方案,虽可以近似实现对于预报气压和气温场的凝结3个作用,但不可能调好参数的降水物理特性及其时空分布特征。且对于静力模式预报地面气压和高空位势高度场,不可能实现上述的第一凝结作用。最后表明,当模式分辨率提高到只用降水显式方案、不再用积云对流参数化方案后,则必须引入包含水汽源、汇的连续方程。因在热带海洋面上的水蒸发过程,水汽进入大气将改变地面气压场,且蒸发潜热可分为内潜热(水汽内能)和外潜热(水汽压力能),内潜热立即成为大气热能的一部分,而外潜热直接对大气层作功,使得大气位能增加。文中研究了大气中的大尺度凝结降水和积云对流凝结降水对气压场与位势高度场的影响。一般积云对流参数化方案都已考虑内潜热对大气的加热作用,但还须考虑因凝结与降水造成地面气压场及高空位势高度场的变化,后者应是外潜热作用的结果。在上述研究过程中,必须引入考虑凝结作用的连续方程,且最终可以改变有降水(包括大尺度凝结降水和积云对流凝结降水)发生时的数值预报模式动力框架。 相似文献
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The quasi-biweekly oscillation (QBWO) is the second most dominant intraseasonal mode for circulation over
the Northwestern Pacific (WNP) during boreal summer. In this study, we investigated how the QBWO modulates
tropical cyclone (TC) activities over the WNP from dynamic and thermodynamic perspectives. The propagation of the
QBWO can be divided into four phases through empirical orthogonal function analysis of the vorticity at 850 hPa, which
was proven to be effective in extracting the QBWO signal. TC generation and landings are significantly enhanced during
the active period (phases 1 and 2) relative to the inactive period (phases 3 and 4). Composite analyses show the QBWO
could significantly modulate TC activity as it propagates northwestward by changing the atmospheric circulation at both
high and low levels. Cumulus convection provides an important link between TCs and the QBWO. The major
component of the atmosphere heat source is found to be the latent heat release of convection. The condensation latent
heat centers, vertical circulation, and water vapor flux divergence cooperate well during different phases of the QBWO.
The vertical profile of the condensation latent heat indicates upper-level heating (cooling) during the active (inactive)
phases of the QBWO. Thus, the northwestward propagation of the QBWO can modulate TC activity by affecting the
configuration of atmospheric heating over the WNP. 相似文献
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引入考虑凝结作用的连续性方程与积云对流参数化方案修正 总被引：4，自引：2，他引：4
文章研究了在热带海洋面上的水蒸发，发现水蒸发进入大气层将改变地面气压场，且蒸发潜热分为内潜热(水汽内能)和外潜热(水汽压力能)，蒸发内潜热立即成为大气热能的一部分，而蒸发外潜热直接对大气层作功，使得大气位能增加；研究了大气中的大尺度凝结降水和积云对流凝结降水对于环境气压场与位势高度场的直接影响。用郭晓岚积云对流参数化方案(已考虑凝结内潜热对大气的加热作用)，加入了考虑因大尺度凝结降水和积云对流参数化凝结降水造成地面气压场及高空位势高度场的变化，后者应是凝结外潜热过程作用的结果。在上述研究过程中，必须引入考虑凝结作用的连续性方程，且最终可以改变有积云对流凝结降水发生的数值预报模式动力框架。 相似文献
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本文采用欧洲中心７层网格点逐月平均全球资料和同期美国ＫＷＢＣ的太平洋海温资料分析了１９８２年１月～１９８３年１２月ＥｌＮｉｎｏ期间和１９８８年１月￣１９８９年１２月ＬａＮｉｎａ期间大气加热场的特征。结果表明，海表温度异常时，海面向上输送的感热、潜热通量变化并不大，有时甚至出现和海温距平变化相反的趋势，而另一方面，各辐射量和凝结加热量变化却很重要。进一步本文又分别以多年平均的１２月、ＥｌＮｉｎｏ及ＬａＮｉｎａ强盛时的１９８２年１２月和１９８８年１２月的实测海温和实测大气资料为初值作了数值模拟，模拟的大气状况与真实大气状况一致。根据资料分析和数值模拟的结果，本文认为作大尺度中长期天气预报及研究海气相互作用时应充分考虑辐射收支和凝结加热量的变化。 相似文献
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利用ERA5再分析资料、CMORPH融合降水资料和山地通量观测资料对2020年6月26日发生在四川冕宁一次夜间致灾暴雨进行综合诊断分析。结果表明：本次夜间暴雨发生前，白天地面热源存在明显的正异常变化，地面热源的正异常区与降水有很好的对应关系。同时大气热源（视热源和视水汽汇）与暴雨的关系密切且相互影响，降水释放凝结潜热，加热大气，使得视热源也随之增加。在暴雨发展强盛阶段，视水汽汇的垂直输送项达到最大，而视水汽汇的局地变化项能很好指示整个暴雨过程中区域水汽的净输送状况。 相似文献
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The heat exchange between ocean and atmosphere over cold water is studied by calculating all terms in the energy balance twice each day for the year 1971 for the Sable Island region. The atmospheric long‐wave radiation is relatively constant because of frequent overcast and low clouds. The surface long‐wave balance is markedly negative in winter but slightly positive for a short time in summer, due to strong advection of warm moist air over the cold water. In winter, the turbulent fluxes are directed upwards and are strong, the upward fluxes beginning after the middle of August and lasting until mid‐March. The maximum daily values of latent heat flux are 400 to 500 ly day?1 (194 to 242 W m?2), about a third or a quarter of the magnitude over the warmer Gulf Stream water. The summer fluxes are fairly constant and directed downward. The water of the Labrador Current in the Sable Island region warms substantially from March to September and conversely cools intensely in the period November‐January. A comparison of the energy exchange for a current and for water without motion shows that the surface temperatures would be similar in summer, and the temperature drop would be about equal until November. From that time on, the surface temperature would level off for a water body with no current, but in actual conditions the surface temperature continues to drop to a late winter minimum of about 1°C. Atmospheric advection of latent heat was calculated by assuming that the daily precipitation was always caused first by condensation of all locally evaporated water with any remainder being supplied by water‐vapour advection. The main cause for atmospheric heating in the Sable Island area was found to be condensation of imported water vapour. The region is, in summer, a marked sink for atmospheric heat and water content. For water it remains a sink even in winter. For sensible heat it becomes a source from November to March. The warming of the atmosphere is caused by release of latent heat of advected water vapour in the period February‐August. During the months September‐January the heat sources are both water‐vapour advection and surface turbulent terms. 相似文献
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论大气中凝结过程水汽内能与压力能的不同作用 总被引：4，自引：1，他引：3
通过计算可逆湿绝热过程与不可逆湿绝热过程,讨论了大气中凝结时的水汽内能(内潜热)与压力能(外潜热)作功过程的不同物理作用及其在不同(对流与非对流)降水天气系统中的影响。发现“可逆”与“不可逆”湿绝热过程中的凝结外潜热都对环境大气作负功,这是因为水汽相变为水而使得水汽压力能减少。最终环境大气通过凝结外潜热过程,对整个“系统”(如降水对流运动的飑、冰雹、龙卷、台风和非对流运动的锋面降水系统等)作功,其作功“热机”效率约为5％。 相似文献