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大气中的位涡守恒和Rossby波的能量、波作用与拟能守恒 总被引：1，自引：0，他引：1
推导得到普遍形式的位涡度守恒方程，其条件是外源Ｇ和摩擦Ｆ组成的矢量散度为零，放松了位涡守恒的绝热无摩擦限制，对准地转位涡方程，利用ＷＫＢ近似，得到了层结可变情况下的ＲＯｓｓｂｙ波的能量、波作用和拟能守恒的条件，对于空间缓变的基本气流，它们分别是基本气流与空间坐标无关，基本气流与ｘ无关和基本气流是空间坐标的函数。最后还给出了地形存在情况下的Ｒｏｃｓｂｙ波的能量、波作用和拟能守恒的条件。 相似文献
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Energy-Casimir方法在中尺度扰动稳定性研究中的应用 总被引：3，自引：0，他引：3
考虑湿空气中的水汽效应,引进Casimir函数(它是虚位温的单值函数),在x方向动量方程和总能量方程的基础上,采用Energy-Casimir方法建立了三维非地转平衡和非静力平衡的拟能量波作用方程,由于该方程建立在非地转平衡和非静力平衡的动力框架下,因此可用于讨论层结稳定大气内中尺度扰动系统的发展演变.理论分析表明,拟能量波作用方程具有非守恒形式,其中的拟能量波作用密度主要由扰动动能、有效化能和浮力能三部分组成;拟能量波作用密度局地变化除了受拟能量波作用通量散度影响之外,纬向基本气流切变、科氏力作功以及山非绝热加热和水汽相变所构成的波作用源汇项对其也都有贡献.诊断分析结果表明,对流层中低层的拟能量波作用密度与观测的6 h累积地面降水在水平空间分布和时间演变趋势上比较接近,说明拟能量波作用密度能够较好地抓住强降水区上空对流层中低层动力场和热力场的扰动特征,并在一定程度上可以有效地表征降水系统的发展演变,因而与地面降水量存在紧密联系.波作用方程各项的计算分析表明,波作用通量散度与拟能量波作用密度局地变化的倾向以及强降水区的变化比较一致,并且在强度上强于纬向基本气流切变项和科氏力作功项,因此波作用通量散度对拟能量波作用密度的局地变化具有重要贡献. 相似文献
3.
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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登陆台风莫拉克(2009)的涡度拟能收支分析 总被引：4，自引：0，他引：4
利用涡度拟能、散度平方项(简记为散度能量)和总变形平方项(简记为变形能量)来表征涡度、散度和变形的强度,并推导这3个物理量的倾向方程。这些方程中既包含代表这些物理量相互转化的符号相反项,也含有代表共同强迫的符号相同项,其中,涡度拟能局地变化主要由涡度拟能与变形能量的共同强迫项、涡度拟能与变形能量的转化项以及涡度拟能与散度能量的转化项组成。针对2009年第8号台风莫拉克,利用美国全球预报系统分析场资料计算这些方程中的强迫项,分析涡度拟能及其收支特征,以此来探讨影响台风莫拉克涡度拟能局地变化的主要物理因素。结果表明,在莫拉克发展和衰减阶段,涡度拟能与变形能量的共同强迫项(涡-形相同项)和涡度拟能与散度能量的转化项(涡-散转化项)是影响涡度拟能局地变化的重要强迫项。涡度拟能与变形能量转化项(涡-形转化项)的贡献相对来说弱一些。影响位涡拟能局地变化的重要物理因素是涡-形相同项和涡-形转化项中的平流输送项和散度耦合项,以及涡-散转化项中散度耦合项。变形能量一方面通过涡-形转化项向涡度拟能转化,直接促进涡度拟能增长;另一方面通过散-形转化项向散度能量转化,再通过涡-散转化项散度能量向涡度拟能转化,间接促进涡度拟能增长。 相似文献
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青藏高原大地形作用下,西南复杂地形区暴雨天气预报是一个十分重要和困难的科学问题。应用西南区域数值预报业务模式,结合业务常规观测和非常规观测资料,分析了2014年7月15日至17日发生在四川、贵州和重庆复杂地形下的一次由横槽诱发双低涡的贵州暴雨过程,得到:西南区域模式对这次暴雨过程的数值模拟结果与再分析资料有较好的对应关系,尤其是重现了降雨的落区、强度以及盆地涡与贵州涡的发生、发展过程。在暴雨过程中,两低涡垂直发展深厚,上升运动均伸展至对流层顶。涡度收支方面,盆地涡的发展主要源于涡度方程的散度项,而贵州涡的发展除了受散度项的显著影响外,平流项也起着重要作用。由于川渝盆地—云贵高原交界处地形、云贵高原横断山脉延伸区局地地形的作用,区域大气气旋式旋转的加强发展诱发了盆地涡和贵州涡。热力结构上,盆地涡的发生、发展在冷、暖气流交汇辐合区域内,而贵州涡则生成在暖区中,其降雨及加强更多地受到动力过程的影响。川渝盆地—云贵高原特殊的北低南高地形使高纬度干冷气流与低纬度暖湿气流交汇,形成强的上升运动,引发了盆地涡发展及其暴雨天气。云贵高原贵州特殊的西高东低地形导致来自低层的暖湿气流只能沿横断山脉边缘绕流,进入贵州西部的偏南气流与来自盆地涡西侧的偏东北气流汇合作用形成贵州涡,引发贵州暴雨天气。因此,局地地形与环流的相互作用是贵州涡生成及其引发暴雨过程的重要原因。 相似文献
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利用1976～1977年冬季四个月北半球500mb资料,对北半球平均动能和涡动动能波谱的中期变化、动能转换率对平均动能的增衰和对波动增衰的作用进行了研究,得到一些初步结果。指出:北半球平均动能、涡动动能以及涡动动能和平均动能之间的转换率,有准两周的周期振动。涡动动能先于动能转换率一天达到峰值,而后再过两天平均动能达到峰值。在k=3波时,动能也存在准两周的周期振动,它是对涡动动能总值贡献最大的波动,同涡动动能总值具有同位相的振动。对动能转换率总值贡献最大的还是k=3波,其转换率具有同转换率总值同位相的准两周振动。 动能转换率对平均动能整个增长阶段的贡献,大于衰退阶段,在平均动能增长阶段,动能转换率近似于同平均动能变化率平衡。这意味着平均动能的增长,正压过程在起作用。 文中还研究了动能转换率对k=1～6波增衰的作用,结果表明:它对波动的增长不起作用,但对波动的衰退起到足够的贡献。 最后,对波动的增衰同平均动能和涡动动能的中期变化之间的联系进行了讨论。 相似文献
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Rossby参数β在涡旋Rossby波中的作用 总被引：3，自引：3，他引：3
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. 相似文献
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近30a来北半球对流层大气月均环流的涡动减弱现象 总被引：1，自引：1，他引：0
利用1980-2009年NCEP／NCAR月平均再分析资料,研究了在全球变暖背景下北半球对流层大气涡动减弱现象。结果表明：北半球涡度拟能30a来整体呈减弱趋势,在北太平洋地区和极地减弱尤为显著,12．5～50°N为影响北半球大气涡动变化的关键区域。由于对流层200hPa以下大气的增暖,特别是中高纬地区显著增暖,减弱了经向温度梯度,使得副热带西风急流的强度亦呈减弱趋势。这与涡度拟能的变化有显著的正相关关系。分析了北半球正压Rossby波动诊断量E和热量经向涡动通量的变化,表明中纬度波能传播在不同地区有不同趋势,而热量的经向涡动输送与涡度拟能的变化也呈现显著的正相关关系,减弱明显。研究结果对深刻认识大气环流变化规律和理解全球变暖的可能影响具有重要意义。 相似文献
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摩擦耗散大气中切变流的非线性稳定性 总被引：2，自引：2，他引：2
本文从包含摩擦耗散的非线性准地转方程组和包含摩擦耗散与大地形作用的非线性浅水波方程组出发,使用了Serrin-Joseph的能量方法,利用变分原理,分别用总能量和总位涡拟能导得这两个方程组的切变基流的非线性稳定性判据。 相似文献
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强迫和耗散作用下大气运动的非线性正压不稳定 总被引：2，自引：0，他引：2
本文从Charney研究多平衡态的包含摩擦耗散、热力强迫和大地形的非线性准地转正压涡度方程出发,应用Serrin-Joseph的能量方法,利用变分原理,分别用总能景和总位涡拟能导得纬向基流的非线性正压稳定性判据。 相似文献
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An analysis is made of the effects of topography on the summer atmospheric energetics of the Northern Hemisphere in a low-resolution global spectral model. The numerical model is a global, spectral, primitive equation model with five equally spaced sigma levels in the vertical and triangular truncation at wavenumber 10 in the horizontal. The model includes comparatively full physical processes.Each term of the energy budget equations is calculated in four specific latitudinal belts (81.11°S-11.53°S; 11.53°S-11.53°N; 11.53°N-46.24°N; 46.24°N-81.11°N) from a five-year simulation with mountains and a one-year simulation without mountains, respectively. Differences between them are compared and statistically tested. The results show that synoptical scale waves transport available potential energy and kinetic energy to long waves and increase conversion from available potential energy of the zonal flow to eddy’s and from the eddy kinetic energy to the zonal kinetic energy in region 3 (11.53°N-46.24°N) due to mountains; topography intensifies the atmospheric baroclinity in region 3, consequently the baroclinic conversion of atmosphere energy is increased. The seasonal characteristics associated with the summer atmospheric energy source in region 3 are caused by seasonal variation of the solar radiation and the land-ocean contrasts and independent of topographic effects. The mechanism of topographic effects on the increase of long wave kinetic energy is also discussed. 相似文献
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NONLINEAR BAROTROPIC INSTABILITY INCLUDING FRICTION DISSIPATION,THERMAL DRIVING AND LARGE TOPOGRAPHY* 
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下载免费PDF全文 Lu Weisong 《Acta Meteorologica Sinica》1990,4(2):168-179
From a nonlinear quasi-geostrophic barotropic vorticity equation including frictional dissipation,thermal driving and large topography used by Charney in investigation of the multiple flow equilibria and blocking,using the Serrin-Joseph energy method and the variational principle,we found the nonlinear barotropic stability criteria of the zonal basic flow with the total energy,total enstrophy and their linear combination respectively,and compared the criteria with Charney's results. 相似文献
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偶极子型系统及其阻塞结构成因的数值试验 总被引：4，自引：0，他引：4
偶极子型系统及其阻塞结构成因的数值试验徐祥德，赵天良（中国气象科学研究院，北京１０００８１）（贵州省气象局，贵阳５５０００２）Ｌａｒｓｅｎ，Ｒｅｄｅｋｏｐｐ以及Ｎｏｇａｍｉ，Ｙａｍａｇａｔｅ，Ｙａｎｏ〔１，２〕，我国气象学家巢纪平〔３〕等将Ｒｏｓｓｂ... 相似文献
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能量在大气中是一个主要的因素,大气中一切的现象之所以能发生,都是因为大气有适当的能量的供给和变化。大气中能量的式样很多,不同式样的能力有不同的重要性,研究各种式样的能力的多寡和它的变化是很有意义的,因为大气环流 相似文献
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最敏感扰动的演变与夏季乌拉尔地区的持续性异常环流 总被引：1，自引：1，他引：0
通过数值实验对初始扰动不稳定发展建立异常环流型的过程进行了分析。选择了东亚夏季风异常的１９９１年和１９８５年两个典型年份的平均环流作为基流,以共轭敏感性分析得到的最敏感扰动作为初始扰动,分析其在不同的环流背景下的发展情况。结果说明,１９９１年欧亚地区的基流不稳定性较强,且初始扰动结构有利扰动发展,因而通过能量频散在乌拉尔地区激发扰动并强烈发展,建立起阻塞形势。而１９８５年的扰动在乌拉尔地区形成正涡度距平,不利于阻高的建立。从而导致１９９１年和１９８５年夏季乌拉尔地区几乎相反的异常环流。一系列对比实验说明,异常环流型的建立,不仅依靠能量的频散,更依靠扰动通过正压不稳定过程从基流吸收能量而发展。它既有赖于基流自身的不稳定,又取决于初始扰动的结构以及相对于基流的位置。基流选择了具有特定结构的初始扰动型,只要在有利位置上给予扰动,就能够激发出扰动波列,建立强的持续异常环流型。不论初始波列的位相在一定范围内如何改变,扰动总是倾向于在基流的特定不稳定区域发展。 相似文献
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辐合带台风形成与对流层中、低空急流的联系 总被引：1，自引：0，他引：1
本文的目的,是探讨我国近海辐合带中台风的形成与其两侧对流层中、低空急流的联系。11次实例的分析结果表示,多数(8/11)辐合带台风形成前,在其两侧或一侧有明显的、大尺度的对流层中、低空急流。辐合带扰动,是在这些中、低空急流加强和基本气流气旋性切变增大以后发展成台风的。扰动发展的动能,可能主要来自具有较强气旋性切变的基本气流动能。辐合带两侧明显的中、低空急流的出现和加强,可以作为台风形成的一个预报依据。 相似文献
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Lu Weisong 《Acta Meteorologica Sinica》1991,5(2):184-196
From a nonlinear quasi-geostrophic equation set containing dissipation and a nonlinear shallow waterwave equation set containing frictional dissipation and large topographic action,by using Serrin-Joseph's energymethod and based on the variation principle,criteria for nonlinear stability of basic shear flows in the abovetwo equation sets have been derived in terms of the total energy and total enstrophy respectively. 相似文献
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ＯｎｔｈｅＥｖｏｌｕｔｉｏｎｏｆＦｉｎｉｔｅ－ａｍｐｌｉｔｕｄｅＤｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｔｏｔｈｅＢａｒｏｔｒｏｐｉｃａｎｄＢａｒｏｃｌｉｎｉｃＱｕａｓｉｇｅｏｓｔｒｏｐｈｉｃＦｌｏｗｓ①ＭｕＭｕ（穆穆）ａｎｄＸｉａｎｇＪｉｅ（项杰）ＬＡＳＧ,Ｉｎｓｔ... 相似文献