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采用数值方法计算了当基本气流有垂直线性切变、 层结参数为常值时横波型扰动的谱点和谱函数, 并将数值计算的结果与理论分析作了对照和讨论。当三支波动连续谱区相互不重叠时该计算结果与理论分析完全一致, 但当发生连续谱区重叠时则须采用谱函数重组的方法来得到连续谱的结构。重组的基本原则是在波谱重叠区对计算得到的谱函数作预处理后, 再对频率相邻的谱点和谱函数进行滑动平均, 并将该滑动平均后的结果作为重组后的谱点和谱函数。分析该重组后的谱函数可知, 此时扰动结构呈现涡旋－重力惯性混合波的形式, 出现了新波型。在连续谱三波重叠区域, 该混合波的谱函数在对流层中层有涡旋波的临界层并体现了涡旋波的性质, 在对流层的上、 下层则分别有顺、 逆传重力惯性波的临界层并体现了重力惯性波的性质。 相似文献
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通过对1998年6月29日北京地区发生在天气尺度脊中的强对流大暴雨过程分析, 得出该过程是由中层的高压脊和低层的辐合系统、近地面的冷空气之间的相互作用形成了具有聚能机制的中低空经向环流圈, 维持了暴雨区中低空的上升运动, 形成了近地面的动力锋生, 使中低层的潜在不稳定加剧.而对流层高层短波扰动的正涡度平流通过非地转平衡过程, 引发中高层产生的上升运动, 触发了潜在不稳定的释放.该短波扰动与风场的波动不相匹配, 其位相传播特征与重力波相似. 相似文献
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大气重力波是地球大气层中广泛存在的重要大气动力学扰动,研究其分布和变化规律对理解大气物理、大气结构以及大气动力学等具有重要意义.传统大气重力波探测手段,如雷达和探空气球等,均存在探测时间短、有效探测高度低等缺点,全球卫星导航系统（GNSS）掩星观测具有全天候、低成本、高精度等优点,被广泛应用于地球大气探测和研究,为研究区域或全球重力波变化和活动特征提供了新的观测手段.本文利用中国第一颗搭载GNSS掩星设备气象卫星——风云3C （FY-3C）获得的掩星数据,反演得到2014年8月—2016年12月大气温度轮廓线,并首次估计重力波参数分布,分析了重力波参数的时空变化分布特征.结果表明,海陆季节性对流导致冬夏两季的重力波势能强于春秋两季,赤道对流作用导致赤道区域重力波强于两极,夏季南半球中低纬度地区重力波活动频繁,冬季北半球中低纬度区域重力波活动频繁.重力波随着高度的上升,势能逐渐下降.另外,地形是低层大气重力波的主要来源. 相似文献
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S. N. Kulichkov 《Meteorology and Atmospheric Physics》2004,85(1-3):47-60
Summary A short historical review and an analysis of the current status of both theoretical and experimental studies of long-range sound propagation in the atmosphere are given. Basic results are given on the atmospheric fine-layered structure that significantly affects the infrasonic pulse propagation and scattering in the lower and middle atmosphere. The effect of time variations (seasonal changes, tides, and both planetary and internal gravity waves) in the effective acoustic speed profile on the characteristics of infrasonic signals from different pulsed sources is discussed. The results of the studies of partial reflection (scattering) of low-frequency acoustic pulses from the fine-layered inhomogeneities of the middle atmosphere are presented. The results of the corresponding theoretical studies are also given. The potentialities of the method of long-range acoustic sounding of large-scale anisotropic turbulence in the middle atmosphere are discussed. The problems of infrasonic monitoring of nuclear low-energy explosions are also considered. 相似文献
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平流层和中层大气研究的进展 总被引：16，自引：4，他引：12
平流层和中层大气研究是20世纪70年代以来持续得到大气科学界和日地物理界共同关注的研究前沿.中国科学界在文化大革命结束后立即抓住这一前沿作为发展重点之一.20多年来,中国科学院大气物理研究所等单位较为系统地开展了这一方向的研究,并在一些方面进行了前沿性的工作.作者着重介绍以下几方面的进展:(1)平流层和中层大气探测设施与探测方法;(2)大气臭氧、平流层气溶胶的监测与分析;(3)行星波在中层大气环流与大气臭氧分布中的作用;(4)重力波在中层大气的传播特征与作用;(5)平流层-对流层交换的动力物理与化学问题. 相似文献
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北半球准定常行星波气候平均态的资料分析和数值模拟 总被引：1，自引：1，他引：1
利用NCEP/NCAR再分析资料和大气环流模式(CCSR/NIES AGCM Ver 5.6),对北半球准定常行星波的气候平均态分布进行分析和模拟.再分析资料分析的结果表明:北半球冬季,准定常行星波沿两支波导向上传播,其中一支在对流层上层转向中低纬度传播,另外一支折向高纬度,通过极地波导上传到平流层.其中,1波和2波可以上传到平流层,因而其振幅分布除在中低纬的对流层上层出现一个次大值外,在高纬度平流层中上层会出现一个最大值,3波则主要限制在对流层,其振幅分布除在副热带对流层上层出现一个次大值外,最大值出现在中纬度对流层上层.北半球夏季,整个平流层为东风环流,极地波导不存在,行星波不能上传到平流层,在对流层活动也较弱,1波、2波、3波的传播情况大致相似,表现为在对流层上层由中纬度向赤道地区的传播.相应的振幅分布是,对1波和2波而言,最大值出现在中低纬对流层顶附近,同时在中高纬对流层上层出现一个次大值,而3波的振幅分布正好相反,最大值出现在中高纬对流层上层,次大值则在中低纬对流层顶附近.利用大气环流模式进行的数值模拟表明,模式可以比较好地模拟冬夏季准定常行星波的传播路径,但模拟的北半球冬季沿极地波导向平流层的传播明显偏弱,其结果是对1波、2波而言,高纬度平流层中上层的振幅最大值明显小于再分析资料的数值.文中还讨论了数值模拟与资料分析中行星波的差异可能对大气环流模拟的影响. 相似文献
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建立了一类非线性海气耦合波的模式,并用该模式作了解析研究,讨论了该类海气耦合波的存在条件,发现当海气耦合较强时分别存在以海洋为主导方面及以大气为主导方面的两支海气耦合波,而耦合较弱时则仅有前者存在。还求得了该模式中该类海气耦合波的椭圆余弦波解及孤立波解,并对以海洋为主导的海气耦合波的性质作了讨论,认为海气相互作用耦合也是产生大气季节内振荡的机制之一。 相似文献
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The linear Rossby wave frequency expression is expanded at higher accuracy based on the scale difference char?acteristics of atmospheric long waves in the and directions. That the nature of the waves represented by the expan?sion is identical to that of the original ones is demonstrated both in phase velocity and wave energy dispersion speed , followed by the derivation of the nonlinear expression describing atmospheric long wave behaviors with the associated approximate analytic solution obtained. Then, for the first time atmospheric’ oscillatory Rossby solitary wave’ with its dispersion relation is obtained by numerical calculation with the aid of physical parameters of the real atmosphere. The solitary wave is found to be very close to such longwave systems as blocking highs and cut-off de?pressions in the actual atmosphere. 相似文献
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Richard S. Lindzen 《Boundary-Layer Meteorology》1973,4(1-4):327-343
The nature of internal gravity waves is described with special emphasis on their ability to transport energy and momentum. The conditions under which these fluxes interact with the mean state of the atmosphere are described and the results are applied to various problems of the upper atmosphere, including the quasi-biennial oscillation, the heat budget of the thermosphere, the general circulation of the mesosphere, turbulence in the mesosphere, and even the 4-day circulation of the Venusian stratosphere.Gravity waves have long been recognized as an important element in the dynamics of the upper atmosphere - largely due to their very large amplitudes in this region. It is the implied purpose of this paper to convey some of the thinking that has gone on about the role of gravity waves in the large-scale circulation of the upper atmosphere. Insofar as gravity waves are now being identified as important entities in the lower atmosphere as well, it is possible that mechanisms identified in the upper atmosphere will prove relevant to the troposphere.Alfred P. Sloan Foundation Fellow. Now at Harvard University. 相似文献
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Temperature trends in the upper stratosphere are investigated using satellite measurements from Stratospheric Sounding Unit(SSU) outputs and simulations from chemistry–climate models(CCMs) and the Coupled Model Intercomparison Project Phase 6(CMIP6). Observational evidence shows a lack of cooling in the Antarctic, in contrast to strong cooling at other latitudes, during austral winter over 1979–97. Analysis of CCM simulations for a longer period of1961–97 also shows a significant contrast in the... 相似文献
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夏季长江中下游地区降水持续性年(代)际变异及其与环流和Rossby波活动的联系 总被引：8，自引：2，他引：6
旱涝异常不仅与降水的频次和强度有关,在多种时间尺度上,其与降水的持续性亦存在较好的对应关系。基于1979～2013年6～7月中国东部249站点逐日降水资料及ERA-interim逐月再分析资料,研究了长江中下游地区近35年降水持续性的长期变化及其相联系的大尺度环流型和Rossby波能量频散特征。结果表明:近35年长江中下游地区降水时段平均持续时间变短而无雨时段变长,体现出了降水持续性的减弱趋势。进一步研究发现,该趋势变化与长江中下游地区在1980和1990年代持续性降水事件偏多,而在2000年以后偏少的年代际变化有关。在年代际和年际尺度上,与长江中下游地区降水持续特征变异相联系的异常环流型在我国东南部及南海地区分布较为类似,而在偏高纬度和偏低纬度地区存在较大差异。相似之处在于:在两个时间尺度上,在对流层中高层均存在显著的反气旋性环流控制我国东南部地区,而在中低层均存在由海洋向长江中下游地区的气流辐合,并在高层由长江中下游地区向海洋辐合。不同之处是:年代际尺度上,自对流层低层到高层在乌拉尔山以东及蒙古地区分别存在反气旋性环流和气旋性环流,且赤道印度洋地区的对流层中低层存在显著的气旋性环流;而在年际尺度上,由低层到高层位于贝加尔湖东、西侧均为反气旋性环流异常,但海洋性大陆的东北部,低层出现向长江中下游地区辐合的气流的源,高层则为由长江中下游地区向低纬度地区辐合的气流的汇。Rossby波扰动能量频散特征在年代际和年际尺度上亦呈现出明显的差异。年代际尺度上,中纬度地区自大西洋至蒙古地区存在一个正—负—正—负的Rossby波列,波能东传,对长江中下游地区产生影响,而在中低层,自低纬地区向长江中下游地区的波能传播相对较弱;在年际尺度上,影响长江中下游地区降水的Rossby波活动的局地性特征更为明显。在低层,波扰能量经由南海向长江中下游地区传播更明显,而在对流层高层源于贝加尔湖西侧的波扰能量传播相对较强。这些结果有助于深刻认识长江中下游地区降水的异常持续及与之相联系的洪涝灾害的形成机理。 相似文献
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Summary Using high altitude rocketsonde data for Thumba (8.5 N, 76.9E) and Balasore (21.5 N, 86.9E) and the stratalert messages for high latitudes for the winter (December–March) 1984–1985, an examination has been made to study the perturbations in the temperature and winds in the tropical middle atmosphere and their linkage with the dynamical events occurring over the high-latitude middle atmosphere during that winter.The results of analysis indicated occurrence of strong cooling in the mesosphere over a period of seven days (5–12 December 1984) and the depth of the cooling layer was 15 km. This incident was followed by a strong warming over a period of seven days (12–19 December 1984) and the depth of the warming layer was 13 km. The major warming event, which occurred over high latitudes during the later part of December and the first week of January, was followed by the cooling in the mesosphere and warming in the stratosphere at Thumba. Also the zonal winds were strong easterly and the meridional winds were northerly in the upper stratosphere and the lower mesosphere over tropics during the same period. Weaker zonal winds/stronger easterly winds were generally noticed to be associated with coolings/warmings over tropics.With 7 Figures 相似文献
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水汽空间分布对大气船舶重力波影响的数 值试验 总被引：4，自引：0，他引：4
利用中尺度数值模式ARPS模拟研究了水汽在山脉重力波和大气船波的产生和演变中的作用。研究发现水汽和非绝热效应对大气船波的影响与水汽的空间分布有关,大气船波的产生和演变对水汽的空间分布具有极端的敏感性,在一定条件下水汽的引入有可能减少大气船波的活动。对于3层模式结构的气流过山而言,如果初始的水汽分布在中层大气,则水汽和非绝热效应对大气船波的影响较小,而如果初始的水汽分布在中下层大气,则引入水汽后减少了大气船波的强度,但是如果初始的水汽分布在整个模式大气层,则水汽的引入减少了大气船波的活动。 相似文献
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利用NCEP 1°×1°再分析格点资料和浙江省自动站降水资料,分析了2007年"罗莎"台风能量频散的波动特征与浙江省远距离台风降水之间的关系。结果表明:1)由于浙江省所处纬度相对较低,其远距离台风降水的形成过程与北方(西北和华北)典型的远距离台风暴雨存在本质区别,浙江省远距离台风降水主要是台风能量频散的波动效应所引起,而北方远距离台风暴雨的形成过程主要是西风槽和台风外围环流相互作用的结果。2)影响浙江省远距离降水的台风在整个台风环流登陆前有向降水区的能量频散过程,这种能量频散过程在对流层中低层波动特征不明显,因而能量频散的距离相对较小;在对流层中高层,台风能量频散表现出清楚的波动特征,能够影响到较远距离外的天气系统,从而引起局地降水的增加。3)台风能量频散的波动效应在远距离降水区的上空形成一个正涡量区,之后该正涡量区以波动的形式向下传播,导致降水区对流层中下层气旋性涡旋形成,造成局地降水或降水增加。 相似文献
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Li Xianlang 《大气科学进展》1988,5(3):253-264
A barotropic spectral model is used to study the planetary-scale motions of an atmosphere whose wave ensemble modes are externally driven. Pertubations are induced by a barotropic analogue of thermal driving and by Ekman friction, bottom topography, and the vanished internal dissipation. The use of complete spectral expansions without truncation leads to that the nonlinear coupling equations between the low-index mode and the high-index mode are obtained by means of the random phase approximation and the projec-tion operator techniques. The nonlinear coupling equations are entirely equivalent to the Volterra systems in ecology.In the phase-plane, the orbits of the nonlinear coupling equations are the family of closed curves, indicat-ing a bound, and periodic motion. The qualitative behaviors of low-index and high-index modes as functions of time picture the motion of atmospheric flows, with exchanges of energy between the low-index mode and the high-index mode by nonlinear resonance interaction. It is suggested that the phenomenon of blocking be exponentially grown of the low-index mode, the atmospheric motion then evolved to the high-index mode due to relaxation process. The results therefore lead to a plausible hypothesis concerning index cycles in the atmosphere discussed by Lorenz’s early works. 相似文献
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利用NCEP/NCAR分辨率为1°×1°再分析资料和气象台实测降水资料及TRMM 3 h降水资料,采用WRF中尺度数值模式,对2010年7月22日发生在黄河流域中游南部的一次暴雨过程进行了数值模拟及诊断分析。结果表明：WRF模式能较为成功的模拟出本次暴雨过程。此次暴雨在大尺度环流形势上,是由于西太平洋副热带高压与河套低压槽的共同影响产生的;来自印度洋、中国南海的大量水汽输送为暴雨提供了充足的水汽来源。处于200 hPa的高空急流,由于地转调整激发出了中尺度重力波,使用散度场、云水分布,能够确定中尺度重力波的存在和移动方向。在利用模拟资料分析重力波对甘肃省东部地区暴雨产生的原因时得出：高空急流中产生的中尺度重力波与低层大气对中尺度重力波的吸收作用,共同导致了该地暴雨的发生。由高空急流风向和非线性平衡方程的数值分布情况,可以提前判断中尺度重力波发生的区域和移动方向,从而能够提前对暴雨可能发生的区域和时间作出预报。 相似文献
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R. Toumi 《Journal of Atmospheric Chemistry》1992,15(1):69-77
The possibility of significant autocatalytic ozone production in the middle atmosphere has been demonstrated by Toumi et al. A detailed framework including five processes previously not considered is presented here. When these processes are included, particularly wavelength-dependent vibrational distributions of O2, calculated ozone enhancements are less than 10% in the upper stratosphere and lower mesosphere. The vibrational distributions and the rate of vibrational quenching are identified as key issues which need to be addressed by experiments. 相似文献
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利用NCEP/NCAR再分析资料、FY-2C卫星逐时云顶亮温资料(分辨率为0.05°×0.05°)及射出长波辐射资料(分辨率为0.5°×0.5°)、实时地面加密观测和实况探空资料等,对"05.6"华南持续性暴雨过程期间南海季风活动、副热带高压演变、冷空气影响、高低空急流耦合等进行深入分析,探讨中低纬度不同尺度系统的活动特征及相互作用。结果表明:"05.6"华南暴雨是在中纬度地区位势高度场稳定的北高南低背景下,由东亚沿岸槽和青藏高原短波系统引导中纬度冷空气与低纬度地区季风系统相互作用下产生的;南海副热带季风的活跃与100°～120°E处越赤道气流通道的消失密切相关,其两次大规模向北推进是过程开始和结束的重要标志;副热带高压较多年平均明显偏南且强度达到最强,700 hPa中纬度冷空气的明显南侵对暴雨过程有重要贡献;高空急流入口区右后方与低空急流左侧由于强烈的高空辐散和非地转平衡强迫,构成一支横跨低空急流的经向次级环流,高低空急流耦合的正反馈机制是华南暴雨异常的重要原因之一。 相似文献
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2016年梅雨期间长江中下游强降水与对流层上层斜压波包的关系 总被引：3，自引：0，他引：3
2016年6—7月,长江中下游地区发生了自1998年以来最严重的强降水事件,造成了重大的经济损失。利用NCEP/NCAR再分析资料和中国2479站逐月及逐日降水资料,研究了2016年梅雨期间长江中下游地区降水与欧亚大陆对流层上层斜压波包活动的关系,并诊断了两者之间的信息流向。结果表明,梅雨期间的高频斜压波动具有明显的下游频散效应。波动起源于黑海,沿西北—东南方向于3—4 d后传至长江中下游地区。斜压波包为长江中下游地区强降水的发生提供了必要的能量。波作用通量矢量的分布表明,梅雨期间逐日均有来自西风带上游的扰动能量向长江中下游流域传播。而梅雨期间降水与斜压波包的信息流关系表明,二者之间存在信息传递。因此,3—4 d并源于黑海附近的斜压波包活动是2016年长江中下游梅雨期间异常降水的成因。这些结果为深刻认识长江中下游地区强降水事件发生的成因和有效预测提供了线索。 相似文献