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本文基于正压浅水模型，分析基态位涡（Potential Vorticity：PV）结构对热带气旋（Tropical Cyclone：TC）类涡旋系统稳定性及其波动特征的影响.通过引入基态PV结构参数：宽度δ（眼墙内外边界涡度发生陡变的半径长度之比）和中空度γ（眼心相对涡度与内核区域平均相对涡度之比），设计具有相同基流最大切向风速和最大风速半径的170组不同基态PV环结构的敏感性试验，并讨论了不同基态PV结构下涡旋系统最不稳定波数（the most unstable wavenumber：MUWN）和系统最不稳定模态（the most unstable mode of System：MUMS）的特征频率及其不稳定增长率的大小.结果指出：当PV环较宽，系统表现为低波数最不稳定，相应的MUMS为低频波且增长率小；当PV环较窄，系统表现为高波数不稳定，且PV环越实最不稳定波数越高；当PV环窄且空时，MUMS均为中高频波动，且不稳定增长率随PV环的宽度变窄和中空度变空而明显增大.分析典型PV结构下系统演变特征可知，当PV环较宽，MUMS表现为具有平衡约束的低频波动的线性不稳定特征；当PV环趋向窄且空时，MUMS的平衡性约束趋向弱化，同时不稳定增长表现为明显的指数型增长.进一步讨论系统内部非对称结构的形成和传播机制发现，对于弱不稳定的PV环来说，低波数波最不稳定的特征波动具有典型涡旋Rossby波特征；而对于强不稳定的PV环来说，高波数不稳定的特征波动混合波性质明显. 相似文献
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利用非对称波分量分解和小波分析的方法,对准平衡动力模型下非对称强飓风内中尺度波动的空间结构和时间序列特征进行分析.结果表明,平衡流场中1波扰动占主要地位且具有涡旋Rossby波的典型结构特征,准平衡流各波数下扰动的空间分布反映了中尺度波动的混合性质;模式大气和准平衡垂直运动的全局功率谱中,超过信度检验的强波动信号中不仅包含分别表征重力波和涡旋Rossby波的高频和低频波动信号,还存在表征具有物理性质不可分特性的混合涡旋Rossby-重力波的中频波动.混合波的出现建立了不同频段波动之间的能量交换通道,其信号的变化对飓风系统的强弱变化具有一定的指示作用.非平衡垂直运动的波动强信号则主要集中在高频和低频区域,反映了在飓风强度变化情况下,与高频重力波有关的快波调整过程所引起的垂直扰动的振荡和传播.强垂直风切变对飓风内中尺度波动的切向和径向传播具有重要影响,当环境垂直风切变很强时,准平衡1波扰动在径向和切向方向上均呈"驻波"形态,随着环境垂直风切变的减弱,1波扰动以混合波波速逆基本气流传播. 相似文献
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基于位涡（PV）理论并运用1998年个例分析,本文研究了非绝热加热弓I发的南亚高压不稳定增长及其对印度季风爆发的影响,探讨印度季风爆发的主要原因．1998年印度季风的爆发与前期徘徊于阿拉伯海南部的热带低压北移发展有关,而高低空涡旋系统锁相斜压发展是中低层热带低压迅速北移发展的主要原因．研究表明孟加拉湾季风和南海季风爆发后,在东亚和东南亚强降水释放的潜热加热激发下,南亚高压不稳定增强,位涡（PV）纬向非对称强迫发展,高压东侧北风弓l导高纬度高PV南下,在平流作用下可达高压西北侧,其上不断有高PV涡旋向西输送,是春末夏初阿拉伯海高层PV异常的主要来源．355K上从南亚高压东北侧平流到阿拉伯海上空的高PV涡强迫出气旋性环流,使该处南亚高压产生气旋性弯曲,辐散增强,在高层形成抽吸作用．低空原位于阿拉伯海低纬度的涡旋向北移动,高层高位涡向下向南伸展,在其强迫下,低涡系统出现斜压不稳定发展,最终增长成为印度季风爆发涡旋,导致印度夏季风爆发．研究还表明,阿拉伯半岛对流层中层副热带高压的变化是导致印度季风爆发的另一重要因素．季风爆发前,阿拉伯半岛维持强感热加热,对流层中层春季位于阿拉伯海上空的副高向西撤退至阿拉伯半岛上并迅速增强,位涡纬向非对称强迫逐渐发展;副高东侧的北风引导高纬度高PV南下,在阿拉伯海形成一高PV槽,有助于低纬热带低压北移正压发展为印度季风爆发涡旋．由此表明,与孟加拉湾季风爆发和南海季风爆发不同,印度夏季风爆发是发生在特定的高、中、低层充分耦合的环流背景下的、受动力和热力共同驱动的特殊过程． 相似文献
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用正压模式,通过对截谱方程的本征值和初值问题的研究,揭示了纬向非均匀气流中局地二维不稳定对1991年7月江淮流域暴雨形成的动力机制.理论分析和数值实验结果表明:(1)不稳定发展的模态主要是44d和10d左右周期,与江淮地区降水变化的周期基本一致;(2)局地扰动增长率以经向波数n=1～5,纬向波数k=1～12等波为最大.即江淮暴雨是不同纬度、不同尺度波动系统相互作用的结果;(3)扰动在江淮地区具有局地增幅的性质,初值计算表明扰动在长江下中游向西缓慢移动;(4)不稳定增长率特别是扰动的传播速度对外部参数■,a具有敏感性. 相似文献
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本文利用f-平面浅水模型讨论了二维情况下快速惯性重力波与平衡涡旋之间的相互作用问题.当快速的惯性重力波传入涡旋区域后，波－涡之间发生了相互作用，涡旋可被加深，涡旋区域的风场等可以出现非对称分布，当惯性重力波全部传出涡旋区域并远离之后，涡旋恢复到其初始状态，但此时惯性重力波可以出现非对称结构，这与一维情况不同.在波－涡发生相互作用过程中，其物理量变化的最大区域分布基本与波动传播方向一致，在波动进入或移出涡旋时，相对应存在两个最大物理量变化区域，此外，相互作用导致的物理量的最大变化与波动结构、强度、传播方向以及涡旋特性有关.非线性条件下的波－涡相互作用要强于线性过程. 相似文献
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《中国科学:地球科学》2016,(12)
中纬度海洋热力状况异常影响大气主要通过两种途径:非绝热加热的直接强迫作用和大气瞬变涡旋反馈的间接强迫作用,而后者的作用并没有被很好地认识.为了进一步理解间接强迫作用的物理机制,本文利用观测资料分析和区域大气模式模拟,研究了伴随冬季北太平洋副热带海洋锋强度变化的中纬度大气场异常,特别是对流层中高层不同频率的涡旋扰动活动的异常.实际观测和数值试验结果均表明,当北太平洋副热带海表面温度锋偏强时,其上空的中纬度大气经向温度梯度增强;对应此时的大气斜压性增强,且中纬度大气西风急流整层加速;然而增强的大气斜压性并不对应一致性增强的大气涡旋扰动活动.中纬度大气的涡旋扰动根据其生命周期,进一步划分为高频(2~7天)和低频(10~90天)涡旋扰动.研究结果表明偏强的北太平洋副热带海洋锋对应着增强的中纬度大气高频涡旋扰动和减弱的低频涡旋扰动;其中,中纬度大气高频扰动活动的增强,将有利于削弱中纬度大气经向温度梯度,从而减弱中纬度大气斜压性;而高频扰动对纬向风倾向项的正贡献,有利于中纬度急流中心北侧及下游区域的西风加速,形成中纬度西风相当正压结构的增强;大气低频扰动的减弱,对中纬度大气纬向风倾向项产生负贡献,不利于急流的纬向均匀化,而其热力强迫异常则有利于维持中纬度对流层中层大气的经向温度梯度. 相似文献
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本文应用WRF(v 3.4)模式输出资料,揭示了风垂直切变(Vertical Wind Shear:VWS)在垂直方向上的波状变化特征,这种波状变化在台风不同发展时期又有不同形态,其中在持续强盛期呈双模态分布.应用VWS引起的次级垂直环流影响台风对流分布和强度变化的基本原理,用模式资料分析发现:对流层中层具有的VWS是整层VWS的主要部分,台风强度变化滞后VWS的形态突变6h左右;双模态波状变化的VWS产生的次级环流和台风垂直环流的配置不同使台风强对流带结构变得不对称及眼墙区对流强度在垂直分布上变得不均匀,随着持续强盛期涡旋运动的增强,强对流带分布又趋于对称.又根据VWS形成的垂直方向上涡度力分布不均匀引起台风内中尺度滚轴状对流带不稳定发展原理,分析表明:对流层中、低层的涡度力有利于对流不稳定增强,垂直速度的最大值与风垂直廓线的拐点在同一高度上,这与理论模型的结论一致.因此,VWS的波状变化分布特征不仅影响台风强对流带中尺度结构的改变,也对台风持续强盛具有重要作用;同时也是台风内滚轴状对流带不稳定的可能启动机制. 相似文献
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本文利用高分辨率模式输出资料,对飓风Wilma(2005)不同发展阶段内位涡塔(Potential Vorticity Tower:PVT)的结构和演变进行诊断分析,并讨论位涡塔分布特征对飓风快速增强(Rapid Intensification:RI)过程的影响.研究结果表明,内核区域位涡的强度和结构变化主要取决于高层的暖心下传、中层的凝结潜热释放和低层的动力稳定性,而低层切向平均位涡的结构及其稳定性变化,对飓风快速增强的不同发展阶段具有很好的指示意义.飓风Wilma增强过程中,在高层增温、潜热释放和对流垂直混合作用下,PVT的结构出现单极位涡塔(Monopole PVT:MPVT)和中空位涡塔(Hollow PVT:HPVT)的相互转化,也造成了涡旋系统动力稳定性的变化.在实际个例中,重新定义位涡环的结构参数,即相对厚度和中空度,这两个参数能够表征系统的稳定性,将其在RI过程中的变化与飓风Wilma强度变化作相关性分析,表明结构参数能够表征PVT结构的不稳定性,且与飓风系统强度变化参数具有很好的相关性,结构参数与海平面气压变化率的相关性能够通过显著性检验. 相似文献
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本文利用通量管积分方法,对磁南北半球分别沿磁力线积分,研究背景电离层南-北半球不对称以及中性风场和磁偏角随经度的变化对广义瑞利-泰勒不稳定性和电离层不规则结构生成和发展的影响.结果表明,通量管积分广义瑞利-泰勒不稳定性线性增长率存在显著的半球不对称,南北半球不对称的中性风场是导致电离层不规则结构呈南北分布不对称的重要因素;随经度变化的中性风场和磁偏角对瑞利-泰勒不稳定性的经度变化有重要影响,它们可能是导致不规则结构出现率经度变化的主要控制因素. 相似文献
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本文推导了干、湿饱和流中的Ri数方程.选取华北的一次降水过程，利用模式输出资料计算并对比分析干空气、湿饱和流中Ri方程中的各项，发现干过程中水平风速的垂直切变对干Ri数的变化和不稳定的影响占主导地位，而在湿过程中，湿饱和Ri的分子(Brunt_Vaisala frequency, 简称BVF)对Ri数的变化及不稳定的影响可达到与分母相当的量级. 既然BVF在湿过程中对不稳定有非常重要的影响，我们寻找了更符合湿过程中实际情况的BVF表达式，以对Ri进行修正，从而更好地判断湿过程的不稳定.研究发现，由于考虑了气块的虚温效应和总的水物质混合比的变化，即考虑降水过程中部分液态水脱离气块，有效地减小了雨区的稳定性，使得修正后的湿Ri公式可能更适合于诊断雨区的不稳定. 相似文献
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浅水湖泊风浪过程对于湖泊生态系统具有重要的意义.基于巢湖风场、风浪和水环境参数同步高频观测结果,详细分析了快速变化风场下的风浪快速变化特征及其对湖泊水环境的影响特征.浅水湖泊风浪的有效波高和平均波周期均随风速的快速变化有较好的同步响应规律.在风速快速衰减阶段,相较有效波高,波周期有更好的稳定性.湖泊水体pH、水温、溶解氧会快速响应风浪的变化,随着风浪强度增强,对水体浊度、总磷浓度以及藻密度和生物量的扰动影响逐渐呈现.强烈的风浪扰动引起水体浊度变化的滞后时间可达3 d.快速变化的风浪场下,风浪的强烈扰动会改变水体固有的理化参数分布特征,扰动藻类常规的水体分布规律,风浪强度是造成差异的主要因子. 相似文献
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基于频率-波数域算法的理论地震波形图方法, 可以数值模拟频率达到10 Hz、 震中距达1000 km的区域理论地震波形图. 该算法适用于计算大量分层地壳结构中激发的导波Lg波. 本文在前苏联东哈萨克斯坦地下核试验场至我国乌鲁木齐台站间的地球介质速度模型中, 引入速度梯度结构、 速度扰动分布的薄叠加层结构、 降低Q值结构以及速度扰动与Q值变化的综合结构来模拟实际地壳波导结构, 较好地模拟出东哈萨克斯坦地下核爆炸地震在乌鲁木齐台站记录的宽频带地震波形图, 模拟出完整的Lg波序列, 该序列符合Lg波能量分布特征, 且能够解释Lg波波尾的特征. 结果表明, Lg波的形状和峰值结构均依赖于地壳的不同波导结构. 相似文献
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东亚副热带高空急流强度变化和天气气候密切相关,本文利用WRF模式输出的高时空分辨率模拟资料研究了东亚副热带高空急流区的中尺度扰动特征,并结合动力学理论,揭示了急流区中尺度扰动产生的可能机制.研究表明,急流轴南侧更容易出现水平尺度为几十公里的高频扰动,这些扰动的时空分布具有波动特征.对高空急流区中出现中尺度扰动区域的拉格朗日Rossby数、Richardson数以及绝对涡度的计算发现,高空急流轴南侧中尺度扰动出现的物理机制与非地转平衡流的不稳定发展有关,并且高空急流强度的大尺度整体变化与急流区中尺度扰动变化的累积效应有关.因此,开展高空急流强度变化规律研究不能忽视其内部中尺度动力过程的作用. 相似文献
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本文分析长时间强度维持"菲特"台风不同发展阶段的位涡分布特征发现：台风内核区中尺度高值PV带及其变化与台风强度变化具有伴随关系，即高值PV区与内核区强对流不仅具有对应关系；而且其生命史与台风强盛维持期一致；此外在眼墙区附近位涡梯度最大.分析还指出：垂直剖面上的高值PV呈现由单极位涡态（台风发展加强期）向中空位涡态（台风强盛维持期）的转变，到台风快速衰减期，又形成PV量值较小的单极位涡态.位涡收支方程诊断表明：内核区域水平平流、垂直输送和凝结加热的初始增强和大值收支带不仅对台风内中尺度高值位涡分布及长时间强度维持具有重要影响，而且具有伴随关系.此外，位涡收支各项对位涡态的转变起着不同的作用，其中凝结加热在台风强盛期中空位涡塔的建立中作用明显，水平平流项则在眼墙区的位涡塔中上层有着正贡献，垂直输送在高值PV分布的再分配中起中介作用. 相似文献
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对于一个包含许多大震震源的复杂系统来说，当外界对它的供能稳定、且边界条件变化不大时，该系统处于定态。定态系统的演变过程呈线性规律，涨落水平稳定。虽然系统的宏观状态不随时间变化，但系统内部仍可发生宏观过程，并会出现局部的突变。在突变前局域往往出现非线性行为。因此定态系统的每一次涨落与其子系统的突变相对应。由定态系统的上下限可预测未来地震发生的时间和强度，由系统的非线性行为可确定其地点。本文以１９７６年松潘７．２级地震为例对所提思路和方法作了检验．应当指出，当复杂震源系统和其子系统均处于非稳定态时，则确定性预报不能进行。 相似文献
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运用台风移动涡旋影响域统计分析动态区域序列概念，采用 3个目标台风卫星TBB资料 ，对台风螺旋云带波列结构特征进行了功率谱合成分析。研究结果揭示出台风涡旋中心与周 边区域对流云的相关场呈螺旋带波状特征；台风影响域螺旋波亦表现出显著次天气、中尺度 波动特征，其波动周期尺度及其传播相速可类似重力内波与涡旋Rossby波，即周期呈双峰特 征，为大于6h与24h左右时间尺度；螺旋波高、低空流型特征与台风的维持、发展结构特征 相关；扰动TBB场时间偏差分布呈类似涡旋Rossby波螺旋波列，其波列路径与涡 旋Rossby波传播特征相似，并提出了台风涡旋螺旋波结构模型。 相似文献
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赤道电离异常（Equatorial Ionization Anomaly，EIA）是低纬电离层中的一个重要现象.本文基于IGS台网提供的2001—2008年期间的电离层总电子含量（Total Electron Content，TEC）数据，分析了120°E区的EIA强度和磁南北半球不对称性在磁平静时期的变化特征，包括对地方时、季节和太阳活动的依赖.本文结果表明，（1） EIA强度表现出显著的随地方时和季节的变化特征.EIA强度在0200LT和2000LT附近分别出现一个极值，且2000LT附近的EIA强度更大；EIA强度通常在春/秋季较大，在夏/冬季较小，且冬季要大于夏季.（2） EIA南北半球不对称也表现出随地方时和季节变化特征.EIA半球不对称在0200LT和2000-2200LT附近分别出现一个极值；EIA半球不对称的季节变化特征还依赖于太阳活动，太阳活动高年期间，EIA半球不对称通常在春/秋季更显著；太阳活动低年期间，EIA半球不对称通常在冬季更显著.（3） EIA强度和半球不对称性的逐日变化和月变化表现出对太阳活动存在一定的依赖，但依赖性并不显著.2000LT （0200LT）附近的EIA强度的月变化与太阳活动整体呈正（负）相关，而2200LT （0200LT）附近的EIA半球不对称的月变化与太阳活动整体呈负（负）相关.（4）影响EIA强度变化的主要因素可归于纬圈电场和中性风场；影响EIA半球不对称变化的主要因素可归因为子午中性风场. 相似文献