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环流调整机制的动力学剖析 总被引：2，自引：0，他引：2
本文从基本方程出发,求得并讨论了层结参数方程和位势涡度方程。从位势涡度方程可以看出:①绝热无摩擦大气运动中的位涡守恒仅在正压条件下或者在地转平衡条件下才能成立;②在无摩擦大气运动中,绝热假定同热流量垂直方向按A_0(x、y、t)ρ~(R/C_ρ)分布在正压或满足地转平衡条件下是等效的;③位涡从不守恒到重新守恒的过程,即动力激发数M→0的过程是斜压地转偏差产生和热流量输送改变的过程。这种过程我们称之为动力激发适应过程。 通过对上述过程的讨论,我们进一步探讨了环流调整(包括斜压地转偏差的产生和适应)的机制和条件。由于斜压地转偏差的产生同适应过程一样是快过程,因此环流调整是一个快过程。当R=U/fL和中够小时,容易发生环流调整。 最后我们还讨论了大气运动的动态平衡的破坏和建立。指出:斜压地转偏差的产生是在位涡不守恒情况下产生的,而地转偏差的适应却是在位涡守恒的情况下进行的;环流调整时间是同天文潮汐力场转折性变化和热流量分布的转折性变化时间是同步的。 相似文献
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垂直切变流中非线性重力波及其相互作用 总被引：4，自引：3，他引：4
利用多重尺度摄动法，推导出斜压大气中(基本风场具有垂直切变)两个非线性重力波相互作用方程，这两个方程联立组合为耦合非线性schrǒdīnger方程组。两个重力波相互作用时可激发出重力驻波。数值计算表明：两个孤立重力波相遇，相追会使波振幅增大，波宽变窄。强烈对流天气突然爆发的可能原因之一是中尺度重力波非线性相互作用的结果。 相似文献
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利用冬季500毫巴层的资料,考查了频率范围内超长波的谱密度。结果表明,纬向波数K=1～3的谱密度近似地与频率的负二次幂成正比。根据这个结果,作为一种稳定随机过程考查了超长波振幅的逐日变化。为了说明超长波和斜压波两者间不同的特征,也考查了纬向波数K=6的谱密度。就斜压波(K=6)来说,谱密度的最大值出现在短周期时段上。 相似文献
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本文用β平面两层准地转斜压模式,讨论了具有摩擦耗散作用和对流凝结加热作用的斜压不稳定有限振幅问题,并对所得的有限振幅斜压波的振幅控制方程进行了数值积分。结果指出,在无耗散作用时,斜压不稳定波的振幅是周期振荡的。当摩擦耗散作用仅存在于下层时,不稳定波振幅最终趋于一个为零的平衡态;当上下层都存在摩擦耗散时,对流加热强度较弱(即m~*<1),则存在着一个振幅为零,另外两个为非零的多平衡态,而扰动波振幅最终趋于非零的平衡态。对流加热较强时(即m~*≥1),则仅存在振幅为零的单个平衡态,扰动波振幅最终趋于这个平衡态。 相似文献
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采用1979—2020年观测和再分析资料,研究了年际时间尺度上初夏(5—6月)东北亚气温异常月际转折的基本特征,以及欧洲东部土壤湿度异常对其的影响及可能物理过程。结果表明,年际时间尺度上东北亚初夏气温异常月际演变的主导模态为转折模态,即5月偏暖(冷)则6月偏冷(暖);转折模态的形成直接源于东北亚地区环流异常的转折。进一步分析发现,5月欧洲东部土壤湿度偏低往往导致东北亚5月偏暖而6月偏冷,可能的物理过程如下:5月土壤湿度偏低导致局地土壤温度和对流层低层增温,进而造成地中海地区(欧洲北部)对流层低层经向温度梯度和大气斜压性减弱(增强),相应地高频瞬变波活动减弱(增强),并通过瞬变涡度强迫有利于欧洲中东部形成异常高压和Rossby波波源;相关的Rossby波沿极锋急流东传,导致东北亚为准正压的异常高压,地表升温。土壤湿度异常可持续到6月,但强度减弱;类似地,其可通过瞬变涡度强迫有利于异常高压和Rossby波波源的形成,但中心西移至欧洲西部;相关Rossby波活动导致东北亚为准正压的异常低压,地表降温。5月和6月欧洲东部土壤湿度异常相关的 Rossby波的活动特征(波源、活动中心和传播路径)存在明显差异,这与两个月欧亚北部大气平均态的差异密切相关。当5月欧洲东部土壤湿度偏高时,上述物理过程则大致相反。 相似文献
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应用正、斜压涡度拟能方程，对1998年6月3～11日发生在鄂霍次克海的一次阻塞环流进行诊断。结果表明:阻塞区内总涡度拟能和正压涡度拟能具有显著的变化，它清楚地揭示了阻塞过程中酝酿、维持和崩溃阶段中的不同特征，而正、斜压动能所显示的阻塞过程的变化特征则不明显。正、斜压涡度拟能场相互转换及阻塞区内外正、斜压涡度拟能场的净通量机制是鄂霍次克海阻塞环流建立和维持的两项主要因子。其过程是:首先通过斜压涡度拟能净通量机制，使斜压涡度拟能增长；又通过正斜压涡度拟能场的转换机制将增长的斜压涡度拟能转为正压涡度拟能；与此同时，通过正压涡度拟能净通量机制使正压涡度拟能增长。这两种不同的机制相互结合，从而使正压涡度拟能增长和维持，形成阻塞环流。而斜压涡度拟能增长甚微。 相似文献
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一、湿有效位能A_(mk)与暴雨的关系 从大气能量学的观点看,暴雨的孕育、产生和结束也就是能量的积累、爆发和转换的过程。通过对1983年汛期暴雨过程的分析,我们发现:(1)暴雨发生前12—24小时,已有大量不稳定能量和充沛的水汽在暴雨区聚集,这就是暴雨前期出现的增能效应。(2)在不同的影响系统和流场条件下,暴雨前期能量及其变化的时空分布特征有较大的差异,尤其在垂直方向更加明显。(3)降水的性质、时间和强度与能量场的配置有关。由此,我们又进一步分析了湿有效位能Amk与暴雨的关系。现分述如下: 1.A_(mk)能量场:经普查分析看出,在暴雨前12—24小时,发生暴雨的地区受自南向北伸出的A_(mk)高能舌(带)控制。高能舌一般来自云贵高原和西藏高原西南部,并随高度增加逐渐向北倾斜。 相似文献
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大气Rossby波动力学的研究进展 总被引：5，自引：0，他引：5
Rossby波是旋转大气和海洋中的一类重要波动,在天气和气候演变中起有重要的作用。该文介绍了北半球中纬度地区的两类重要Rossby波——斜压不稳定波和准定常行星波,在最近20余年来取得的一些重要研究进展。文中涉及的主要研究领域有:斜压不稳定波包动力学、湿斜压过程对斜压不稳定波的作用、北半球风暴轴动力学、斜压波包与高影响天气的预报、准定常行星波的形成机理、准定常行星波的水平传播与能量频散、准定常行星波的垂直传播与能量频散、三维准定常行星波的传播与能量频散。 相似文献
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夏季江淮气旋结构的比较分析 总被引：2，自引：0，他引：2
通过考察两个个例的经向、纬向剖面,对夏季江淮气旋的结构做了比较分析。结果表明:(1)这两个气旋波皆位于低层锋区向北弯曲处,随锋区向北倾斜。但东西方向上倾斜不明显。(2)两个个例在南北方向的结构,分别表现为较明显的温带特征(斜压结构)和热带特征(相当正压结构),后者较有利于气旋发展。(3)这些气旋波的结构与湿大气中的对称不稳定扰动类似,其活动可能与静止锋附近的条件性对称稳定度有关。 相似文献
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斜压大气波动准共振与中高纬低频振荡 总被引：2，自引：0，他引：2
从准地转两层模式出发，可能产生两种情况准共振：（１）纯正压波；（２）两个斜压波和一个正压波。本文对（２）求得准共振三波振幅的解析解和波能量变化周期的近似式。此近似式和数值计算结果两者都表明，斜压情况能量变化周期比正压情况更容易趋于准共振频率偏离Δω自身周期，从物理上指出，波的位相与波振幅之间存在着一个反馈机制，由正压波与斜压波之间的慢变相差引起的动能与有效位能的互相转换，形成了正压波和斜压波交替增强和减弱的低频振荡，其振荡周期与上述近似式一致。当Δω～（０．１－０．０２）。（ωｊ）时，平均能量周期为１２－４３ｄ，而当Δω＝０时，平均周期为３６６ｄ．因此，频率偏离Δω出现仍可能是产生料压大气中高纬低频振荡的一种新的重要机制。 相似文献
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斜压不稳定是大气波动动力学最重要的机制之一,离散数值方案对斜压不稳定发展的描述能力是模式评估的重要内容和模式改进的重要依据。利用斜压原始方程全球谱模式,进行了Jablonowski-Williamson斜压不稳定理想试验,对传统计算方案和物理守恒律保真两方案进行了模拟结果比较,发现通过保持时间离散过程中的全能量守恒,物理守恒律保真方案能够有效地改进传统方案中斜压扰动发生时间延迟的问题,并且在同等条件下增大斜压扰动的发展强度。对涡动动能收支的分析表明,斜压扰动发生时间和发展强度的改进与能量转换的特征有直接联系;在传统方案的基础上,物理守恒律保真方案由于在时间离散中保持了整体物理守恒性质,能量转换率(尤其是斜压转换率)得到显著增强,从而增大斜压扰动的强度,消息改善与中尺度相关的梯度特征等。 相似文献
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一九七九年夏季亚洲季风区上空的区域能量分析 总被引：1，自引：0，他引：1
本文用美国气象中心(NWC)1979年6—8月资料计算了亚洲季风区上空的瞬变涡动动能、区域的热源和能量变化。计算结果表明,1979年夏季印度季风区的印度半岛和孟加拉湾地区,东亚季风区的南海和西太平洋地区,我国东部大陆地区都是扰动活动频繁的地方,其对流层上部表现为强热源;南半球西印度洋热带地区和澳大利亚地区热带扰动不活跃,其上空为冷源区。 再有印度季风区扰动发展是正压不稳定和斜压不稳定,以后者为主;东亚季风区扰动发展靠斜压转换而来;大陆东部地区扰动发展也主要靠斜压转换过程。而南半球西印度洋热带地区和澳大利亚地区是通过和中纬度西风带大气的侧向耦合获得能量,并通过跨赤道气流的扰动把能量转送到北半球季风区。 相似文献
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正、斜压涡度拟能相互作用对乌拉尔阻塞过程的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
研究表明,正压涡度拟能的增强和减弱是乌拉尔山上空阻塞过程的重要特征,正压涡度拟能增强的主要机制是斜压涡度拟能向正压涡度拟能的转换,而斜压涡度拟能的来源则是阻塞区外斜压涡度拟能向阻塞区的净输送和阻塞区内斜压涡度拟能的净生成。正压涡度拟能减弱的主要机制足耗散机制和β效应。因此。阻塞过程是正、斜压涡度拟能相互作用的结果。纬向斜压风对斜压涡度的输送在阻塞的维持和崩溃中具有重要的作用,经向斜压风对斜压涡度的输送在阻塞环流的建立中具有重要的作用,经向正压风对正压涡度拟能的净输送和斜压风对涡度拟能的净输送也具有重要贡献。 相似文献
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文中建立了含22个变量的强迫、耗散、非线性的斜压大气动力系统。该系统包含了超长波、长波和纬向气流三者的相互作用;反映了北半球两大洋、两大陆的“二波型”的纬向和经向非均匀热力强迫;采用相轨线图、流函数图以及Poincar啨图相结合的方法,归纳出若干典型的流动体制和环流型式;用长方形通道中的流动近似地表征北半球环流。结果表明:(1)该系统能很好地刻画斜压大气中7种流动体制及其转换;随着夏季热力强迫的增大,系统状态经历了R1R12V-NVR12的变化。(2)刻画了4种主要的环流型式及其转换;随着夏季热力强迫的增大,环流型从G2转G3,即副高季节性北移西伸。(3)系统的流动体制和环流型式之间的联系表现为:夏季副热带高压北移西伸即G2转G3的变化,对应着流动体制由Rossby流转振荡态(R12V-NV);副热带高压在偏北位置上的南北向和东西向的振荡活动,则对应着系统振荡态的维持。 相似文献
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《高原气象》2017,(2)
使用NCEP/NCAR格点资料和华南地区主要站的降水资料,根据华南地区汛期强降水过程的大气低频系统(低频气旋和低频反气旋)的地理位置和相互配置,建立了华南地区汛期(4—9月)大气低频系统延伸期(10~30天)强降水过程预测模型,并在2013—2014年汛期值班应用。结果表明,该模型可以提前10~30天预报华南地区强降水过程。该模型准确预测了2014年华南入汛的首场强降水过程,此次过程在低频天气图上反映明显。同时,还对低频和非低频天气系统的天气学、动力学意义进行了分析,指出低频系统能反映出非低频系统,二者是相互联系的,都反映出南、北气流在华南地区的辐合,从而引起强降水过程,而且二者都与斜压能量转换和低频波列的活动有关。 相似文献
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利用中央气象台1951—2006年共56年冬半年(9月至次年5月)的冷空气天气过程资料、NCEP/NCAR逐日再分析海平面气压、500 hPa高度场和850 hPa气温等资料,统计分析了我国寒潮若干气候特征和寒潮中期过程的物理量场特征,并引入聚类方法划分寒潮典型物理过程。结果表明:(1)1951—2006年期间我国寒潮强冷空气逐年的活动频次呈明显下降趋势。功率谱周期分析表明,我国强冷空气活动有多年代际的变化周期。秋、冬、春季节是寒潮易发时节。(2)对我国寒潮天气过程特征物理量统计得到了一些表征寒潮天气特征量的阈值。寒潮冷高压强度有较明显的季节性变化特征,其源地大多可追溯到亚欧大陆北端极地,寒潮冷高压受山脉阻挡,在西伯利亚增强后最常以西北路径爆发南下,是我国寒潮最常见的路径。(3)乌拉尔山阻塞形势的崩溃与寒潮爆发密切相关;西风环流指数在寒潮爆发前6日前后至爆发后2日前后出现明显下降;在寒潮初始阶段,北半球高纬度以2波为主要特征,在寒潮爆发前,高纬度2波或3波为优势波的概率较大;北半球中纬度在寒潮中期过程主要为3波能量变化;北半球极涡面积迅速增大,与东亚"倒Ω流型"的建立紧密相关,是极地冷空气南下酝酿堆积的重要标志。 相似文献
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Pedlosky,J.利用两层准地转模式,在无摩擦的β平面和有摩擦的f平面上分别讨论了纬向基本流的斜压不稳定问题。本文在此基础上作了改进,讨论β平面上具有摩擦和对流凝结加热的斜压不稳定问题。文中只给出线性部分的结果,非线性部分将另文发表。所得结果均可用临界切变(U_C)—波数(A~2)曲线表示,再由此分析线性斜压不稳定问题中β效应、摩擦和对流加热的作用和影响。分析指出,β效应不但起着增稳作用,还与摩擦和对流加热作用相结合使临界曲线发生不对称现象,即绝对值相同的正负切变其稳定性可以不同。摩擦(r)亦起着增稳作用,但是弱摩擦和β效应相结合,反而比无摩擦时β效应的稳定性要小。对流加热(m)总是起着斜压不稳定增长作用,并且当其强度m>1时使得摩擦作用亦变成减稳.在m<1而且上下层都有摩擦的条件下,本模式具有A~2=1~2的长波截断。而短波截断的波数随加热增强(m→1)而无限增加。在临界曲线族上,还出现了中波截断。 相似文献