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1.
大气平衡态的动力特征 I:多平衡态的共面和非共面性质 总被引：2，自引：1，他引：2
本文设计了一个有地形、强迫源和摩擦耗散的球面正压低阶模型来研究大气平衡态的动力特征。在相空间中,存在各平衡态共存的非线性作用曲面、角动量平面和强迫耗散球面。多平衡态的共面特征反映着大气运动的全局行为。指出大气运动的非线性特征只为多平衡态的存在提供可能性,但不提供必然性。动能和位涡拟能的分析表明,不同平衡态处在不同的能级,具有不同的拟能态,在相空间上位于不同的能量球面上。了解各态间的动力差异有助于理解大气运动向定常态收敛和产生振荡的物理原因。这将在第Ⅱ部份深入讨论。 相似文献
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大气动力学方程组的定性理论及其应用 总被引：9，自引：2，他引：7
基于完整的湿大气动力学方程组,利用无穷维动力系统的新理论和新方法,系统讨论了强迫耗散的非线性大气系统的定性理论及其应用。将完整的强迫耗散非线性湿大气动力学方程组化为Hilbert空间中一个等价的算子方程,研究了算子的性质及其物理意义,在此基础上得到湿大气系统全局吸引子的存在性定理,揭示出系统向外源的非线性适应特征,并把结果推广到有地形动力作用和非定常外源强迫的情形。同时探讨了大气方程组惯性流形的存在,大气多平衡态产生的根源以及强迫、耗散和非线性对系统解的渐近行为的影响。在理论结果的基础上,提出强迫耗散的非线性动力系统中存在三类时间边界层、方程组简化准则、分解算法的算子约束原则以及支撑吸引子基底的少数自由度的构造方法,探讨了理论在非线性发展方程差分格式的设计和计算稳定性分析、多平衡态的数值分析、数值模式延伸预报的改进、短期气候预测以及一类中尺度系统分析与预测中的应用,指出描述长期过程动力学模式的必备条件,给出初值与模式相协调的合理解释。最后,对今后的研究方向作了展望。 相似文献
3.
取有基流、有热源强迫和耗散的非静力方程组,讨论了常定加热源下以及加热和上升运动为线性和非线性相互作用时扰动的平衡振幅。在两者为非线性相互作用时,得到了台风发展的多平衡态特征,并对台风强度突变的物理原因进行了初步的探讨。 相似文献
4.
热力强迫对湿斜压大气中南亚高压平衡态的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
本文基于Lorenz的湿模式,引入地形效应并进行适当简化,在低谱近似下得到了描述大气运动的非线性耗散系统。讨论了在热力强迫与大气环流的非线性相互作用下,湿、斜压大气在参数空间的平衡态与南亚高压的流型分布及其东西摆动。结果表明:南亚高压典型的平衡态流型是西部型、东部型和带状高压,而且东西部流型的转换并非高压中心的连续位移,而是表现为一个高压中心消失后经过流场上的调整重新建立新的高压中心的过程。 相似文献
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大气环流多平衡态的突变 总被引：11，自引：0，他引：11
本文研究了低阶正压模式的多平衡态和平衡态的突变.在地形强迫下,随着外热力强迫参数的改变,在非线性的低阶正压系统中可以发生平衡态特征或稳定性质的变化,进而引起高低指数平衡态之间的突变. 相似文献
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本文通过文[1]中求得的热力强迫多重平衡态渐近解,研究了热力强迫激发的近共振强迫不稳定产生多重平衡态的理论机制.分析得到:非线性和外强迫是产生多平衡态的决定因素;在适当的“环境条件”下,热力强迫可激发稳定的多重平衡态,特别是可以存在三个稳定的平衡态.其中两个具有共振特性的大振幅解,对热强迫变化不敏感;而另一小振幅解,对热强迫依赖性很大.一般地,热强迫增大,多平衡态存在的范围扩大,但稳定性减弱。定常热强迫波总不稳定.热力强迫与地形强迫具有同样的动力触发作用.摩擦对多平衡态解的性态有很大影响. 分析还得到:改 相似文献
8.
罗哲贤 《南京气象学院学报》1985,(3)
本文用低谱途径,将二层准地转模式化为一个八维的强迫耗散的非线性系统。沿南北方向除赤道与极地之间的热力强迫外,模式还包含近似描述增温的副热带大陆与其南面海洋之间热力差异的强迫参数θ_c.在θ_c的一定范围内,模式大气显示出多平衡态特征,它们分别对应于对流层上层副热带高压的东部型和西部型流型。θ_c越过临界值后,模式大气又显示出多周期态特征,它们分别对应于对流层上层副热带高压的不同形式的东西振荡。 相似文献
9.
本文通过一个含有近共振热力强迫和耗散、基本流有常数切变的二层准地转β-平面纬向周期性窄通道斜压模式,运用多尺度方法导出一投影在T—X时空平面的、包含强迫波—自由波—自由波非线性相互作用的、关于定常热强迫波上扰动的偏微分方程组.借助奇异摄动法解析地求得了此方程组的平衡态渐近解.结果得到,在很大的参数范围内都可存在多重平衡态. 相似文献
10.
本文用非线性耗散理论研究第二类条件不稳定下的自激加热的热带低压、台风系统。本文用高截断谱方法建立的非线性耗散系统,在一定的积云对流加热条件下,存在两个稳定的平衡态,分别表示热带低压、台风的平衡态及静态平衡态;另外还存在一个不稳平衡态。热带低压、台风的发生发展和消亡过程就是系统平衡态在相空间里由渐变到突变,由突变到渐变的往复循环过程。 相似文献
11.
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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强迫耗散非线性发展方程准完全平方守恒格式的构造 总被引：5，自引：0，他引：5
从描述大气和海洋运动的强迫耗散非线性发展方程出发，对强迫耗散非线性大气和海洋方程组显式差分格式的计算稳定性进行了分析，构造了一类强迫耗散性发展方程的显式准完全平方守恒差分格式，理论分析和数值试验证明，这类显式准完全平方守恒差分格式是计算稳定的．值得推广应用。 相似文献
13.
门从七十年代末 Charney 和 Devore 提出大气环流多平衡态的概念以来,大气环流的多平衡态及其转换、周期态的形成、流型的振荡、分支与突变等问题已取得了不少结果,这是大气动力学的一个新进展,正在引起人们的日益关注。我们之所以注意上述非线性长期动力学研究的进展,是因为这些研究具有一定的应用潜力。回顾以往分析长期天气过程的历史,可以看出理论研究的重大应用价值。在六十年代末,清晰地提出了著名的观点,即长期天气过程的本质属性在于它的非绝热性。这个观点本来是从理论角度提出来 相似文献
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基于计算准稳定的概念来分析强迫耗散非线性方程显式差分格式的计算稳定性，给出强迫耗散非线性大气方程组显示差分格式计算准稳定的判据，为设计强迫耗散非线性大气方程组计算稳定的显式差分格式提供了新的思路和理论依据。 相似文献
15.
本文采用高截断的谱分解方法,得到了在地形及热力和地形共同强迫作用下超长波的非线性平衡态解,并讨论了其稳定性。理论模式所得到的阻塞型平衡态在流场型式、高压位置及稳定性等方面反映了实际阻塞形势的主要特点。由于平衡态是解析地求得的,还引申出一些有关阻塞动力机制的讨论。 相似文献
16.
本文采用数值试验方法、研究了冬季风和夏季风背景流场及跨赤道气流的相关因子。试验结果表明,西风带的分布与南北半球行星尺度锋区及赤道高温带的季节性经向位移相关。西风急流位置发生改变,可使基流与大地形强迫作用的非线性动力效应变化,导致大气运动趋向于不同背景流场的平衡态,形成了冬季风、夏季风的环流型以及跨赤道气流的季节特征。 相似文献
17.
阻塞动力学研究进展与展望 总被引：2，自引：2，他引：0
简介了大气阻塞动力学在多平衡态理论和外源强迫的共振理论、孤立子及偶极子理论、强迫耗散ＫＤＶ动力学以及天气扰动的激发等几方面理论研究的进展。并对阻塞动力学的研究进行了展望。 相似文献
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本文研究强迫耗散系统的时间积分特征。从各态出发的积分最终都跌入吸引盆。由于能量和角动量的约束,大气向稳定平衡态的跌入成为非随机的、确定的物理过程。由于山脉矩和摩擦矩的相互调整,大气向高能级跌入时伴有次临界的、周期为2—3天的高频次振荡;向低能级跌入时伴有跨临界的、周期为1—2周的低频主振荡。振荡的频率受地形的影响明显。研究还指出,所谓“突变”,实质上是由于大气的能级出现季节性变化,大气状态从一个吸引域转移到另一个吸引域,角动量平衡重新调整的伴随现象。 相似文献
19.
本文采用非线性动力系统数学模型,探讨了轴对称涡旋运动平衡态、失稳和突变现象的影响因子。提出了低涡、台风系统扰动异变现象不仅与对流加热、耗散因子相关,而且还与系统外界热量、动量的非线性平流、下垫面的感热、潜热输送结构相关。本文还导出了系统突变相关因子的临界关系式。 相似文献
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本文应用多重尺度法研究了在旋转球面上正压大气中有限振幅扰动波包与纬向基本气流的非线性共振相互作用。首先,导出了同时包含色散效应和耗散效应的三波共振非线性耦合方程。然后,在零耗散极限和无规相位近似下,求得了不同模态波包的非线性共振耦合方程。并着重讨论了有限振幅扰动波包与纬向基本气流之间的能量输运过程。结果表明,在旋转球面上正压大气中的有限振幅扰动波包通过非线性共振相互作用能够激发出纬向基本气流,而且其能量最终都要输运给纬向基本气流,直至大气运动成为完全的带状环流为止。从而阐明了非线性共振相互作用是大气旋转适应过程的重要物理机制。 相似文献