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蛙跳(leapfrog)时间差分格式采用Asselin-Robert时间滤波方案去除计算解能够降低原始方程组的时间差分格式的计算精度,采用二阶Adams-Bashforth格式构造的欧拉前差方案可弥补蛙跳格式的不足,即:在不存在计算解的条件下去除滤波的影响,更大程度的保持方程组的计算准确性。本文基于NCAR CAM3.0(Community Atmosphere Model 3.0)完善的软件平台,将原模式的三时间层蛙跳时间差分方案修改为两时间层二阶Adams-Bashforth时间差分格式,对与重力波有关项使用中央差隐式处理,以此构建半隐式大气环流谱模式。利用动力检验的方法探讨模式对垂直分辨率的敏感性,从而寻找模式在较小计算代价下提高计算效果的可能。通过斜压波实验发现,提高垂直分辨率使模式具有更强的斜压波模拟能力,其模拟效果甚至已经与提高水平分辨率的效果相当,可以作为一种弥补模式运算效率不足的可行方案。 相似文献
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本文将背风波三层模式的理论应用于典型的背风波个例,判断了其解所属的类型,计算了这些个例的波长;指出当有多个波解存在时,最长波长所对应的波解是实际解;本文还用ARPS模式对这些个例作了数值模拟,模拟结果与解析解则有较好的一致性。 相似文献
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正压大气中地形波与自由Rossby波的四波准共振 总被引：1，自引：0，他引：1
本文研究了正压大气中一个地形波与三个自由Rossby波的四波准共振动力学特征。由含大地形的准地转正压涡度方程，引入双时间尺度，导得了地用波与自由Rossby波的四波准共振耦合方程组，并求得其低频周期解．由数值计算表明，对于Charney所用地形高度，此解正是准双周振荡。大地形强迫是激发三个自由Rossby波相互输送能量的重要物理机制，使得二个自由Rossby波同时向第3个2波型自由Rossby波输送能量以形成准双周振荡或阻塞。这一结果与观测事实也比较一致。 相似文献
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热源强迫对非线性重力内波影响的初步分析 总被引：3，自引：1，他引：2
利用相平面分析法,由Boussinesq方程组导出了与非线性重力内波有关的KdV方程,然后用直接积分法得到两类孤立波解,并且讨论了3种不同型式的热源强迫对孤立波解的影响。 相似文献
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纬向切变基流中的非线性正压Rossby波 总被引：2，自引：0，他引：2
在半地转近似下，用相角函数方法得到了包含纬向基流及其切变的非线性常微分方程。利用常微分方程解的拓扑性质的定性理论，直接得到该方程存在有限振幅的周期波解与孤立波解即非线性正压Ｒｏｓｓｂｙ波解存在的条件，由此分析了纬向切变基流对波解存在的影响。最后利用函数逼近法求得了非线性正压Ｒｏｓｓｂｙ波解的显式表达式。结果表明，纬向切变基流对波的影响不仅表现在波的存在方面，而且还表现在波的形态方面，反映了波的非线性特点和基流对波动的作用。 相似文献
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本文利用Hamilton函数求得包含地形的半地转正压模式中存在有限振幅周期波解与孤立波解的条件，并给出了波解的解析式，得到一些有意义的结果。 相似文献
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在半地转近似下,用相角函数方法得到了含地形强迫作用与纬向切变基流的非线性常微分方程.利用微分方程解的几何定性理论,直接得到该方程存在有限振幅的周期波与孤立波解的存在条件.利用函数逼近法求得波解的显式解,得到了一些有意义的结果。 相似文献
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线性和非线性地形罗斯贝波 总被引：1，自引：0，他引：1
本文在半地转概念下,讨论了线性和非线性地形罗斯贝波的稳定性及其解。指出:线性和非线性稳定性判据形式一致。在线性时,地形东西向及南北向坡度对稳定波动的周期和传播速度有明显影响,其解为周期函数;在不稳定时,解为非周期函数。二级近似时其解为孤立波形式——不稳定时,在地形不同位置可形成东移或西移的孤立波槽或孤立波脊;而在稳定时只形成孤立波槽。三级近似时解出现间断点。 相似文献
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大气非线性波动方程的解 总被引：3，自引：5，他引：3
本文从非线性大气运动方程出发,用比较简洁的方法,求得了大气非线性惯性波、非线性重力内波和非线性Rossby波的周期解,这些解反映了非线性大气波动的特色。分析指出:对有限振幅的惯性波和重力内波,振幅大的波传播越快,而有限振福的非线性Rossby波,振幅大、波长长的波传播越慢;本文还分析了这些解的某些可能的实际意义。 这些非线性波的研究提供了解非线性方程的新的途径,而且,它可以与大家熟悉的线性波动进行比较。对于天气预报和大气湍流的研究都有一定的意义。 相似文献
10.
蛙跳格式的替代方案及其在大气环流模式中的应用 总被引：3，自引：0，他引：3
蛙跳（Leapfrog）时间差分格式采用AsselinRobert时间滤波方案去除计算解能够降低原始方程组的时间差分格式的计算精度,采用二阶Runge-Kutta格式构造欧拉前差方案可弥补蛙跳格式的不足。即在不存在计算解的条件下去除滤波影响,更大程度保持方程组的计算准确性。作者基于NCAR CAM3.0(Community Atmosphere Model 3.0)完善的软件平台,将原模式的三时间层蛙跳时间差分方案修改为两时间层二阶Runge-Kutta时间差分格式,对与重力波有关项使用中央差隐式处理,以此构建半隐式大气环流谱模式。通过斜压波实验比较不同格式在保持初值稳定性上的表现,从而发现,二阶Runge-Kutta方案能够更好的保证方案的初值稳定性。同时在纬向对称平衡场中加入扰动的情况下,二阶Runge-Kutta方案模拟的斜压波动发展演变的特征具有良好的收敛性,对波动发展的描述能力更强。存在这种优势的可能原因可归结为格式自身的优势和摆脱了时间滤波的负面影响,通过加入不同滤波系数的比较实验可以看到,滤波的平滑作用对模式结果的影响显著,但格式自身的优势也是改进模拟结果的主要因素。通过非绝热条件下20 年（1980～1999年）气候态全模式模拟考察模式在气候模拟中的表现,结果表明,此方案在长期的气候模拟中同样可降低预报变量及诊断变量的模拟误差,具有更好的模拟能力。 相似文献
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青藏高原大地形对冷涌作用的理论研究 总被引：5，自引：0，他引：5
本文从包含大地形效应的线性浅水波方程组出发,考虑青藏高原大地形为由西向东等科率倾斜,导得两类重力波解,一类是两个高频重力惯性波解,另一类是由地形激发的低频地形重力波解。后者与Kelvin波有某些类似之处。它们分别类似于数值试验所得冷锋迅速南下和冷涌强风速中心沿青藏高原大地形东侧边缘较慢向南传播的重力波。特别当无地形时,则低频波消失,仍有高频波。还求得了重力波波射线的传播路径为次摆线方程,这与数值试验所得冷涌强风速中心环绕青藏高原大地形东侧边缘的弧形路径颇为一致。且沿大地形下游沿海地区可能存在地形重力波波导管。 相似文献
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陆维松 《南京气象学院学报》1995,18(2):155-165
在斜压准地转两层流体的动量、能量和环流给定时，使用变分法，首次求得斜压流体最小位涡拟能解，此解正是斜压近常定有限振幅准确解。当通道长宽比、流体平均深度和能量三者都大于各自的临界值，且环流无垂直切变时，此准确解为有限振幅斜压Ｒｏｓｓｂｙ波，否则，此准确解为纬向流。本文还首次提出“不相容原理”，即斜压大气有限振幅近常定Ｒｏｓｓｂｙ波的正压和斜压两分量全波数不能相同。这表明这两种近常定波具有相当不同的水 相似文献
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对大气非线性惯性重力内波方程组,利用相平面分析法导出了相应的ＫｄＶ方程。采用直接积分法求出两类有意义的孤立波解,讨论了波解的基本特征,并着重分析了一类奇异孤立波与某些天气系统（如青藏高原５００ｈＰａ低涡）的可能联系。 相似文献
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定常条件下感热和地形影响的Rossby波 总被引：5，自引：0，他引：5
通过在非绝热准地转线性模式中引入波动形式解,并确定适当的定解条件,用正交模方法求得了感热波的波动解。结果表明由于感热加热集中于近地层附近,其波动解具有与山脉波类似的波动垂直结构,波动等位相线随高度向西倾斜,波动能量向上传播。对NCEP/NCAR资料的分析验证了理论推导结果的合理性。大尺度大气定常波随纬度和季节有明显变化。热带地区定常波主要受潜热加热影响,副热带地区大气波动常表现为地形、潜热和感热加热的综合效应,而中纬度地区大气定常波则主要由地形和感热加热决定。 相似文献
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一种新型高度地形追随坐标在GRAPES区域模式中的实现:理想试验与比较研究 总被引：1，自引：0，他引：1
将一种新的高度地形追随坐标(Klemp坐标)引入了GRAPES区域模式,并与传统追随坐标(Gal-Chen坐标)和平缓地形追随坐标(SLEVE,Smooth Level Vertical coordinate)进行了比较。对不同坐标下气压梯度力的计算误差通过理想静止大气试验进行了评估,结果表明:与Gal-Chen坐标和SLEVE坐标相比,Klemp坐标有效地减小了气压梯度力的计算误差。理想重力波模拟试验表明,Klemp坐标下对重力波的模拟相比其他两种坐标也更接近于解析解。模式进一步采用了Mahrer气压梯度计算方案减少了计算误差,并提高了模式的精度和稳定性。实际个例试验与理想试验的结论相似。 相似文献
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对准实时地基GPS可降水量的解算方案与可靠性的探讨,围绕三个方面展开:准实时GPS对流层延迟解算的最佳方案的确定;GPS可降水量与无线电探空资料的比较;GPS可降水量与水汽辐射计数据的比较。为了实时应用于气象领域,准实时对流层延迟的最佳方案为快速预报星历松弛解。在快速预报星历松弛解GPS可降水量与无线电探空数据的比较中,两者的相关性为0.88,绝对值均值为5.4 mm。GPS可降水量与水汽辐射计资料比较得到两者差值的均方根为1.68 mm。最后得到了最佳的准实时地基GPS可降水量的解算方案和在气象领域可降水量的反演的可行性的结论。 相似文献
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本文以一个有限区域六层斜压原始方程模式为基础，实现了非线性正规波初值化方案，并做了２４小时积分预报实验，将非线性正规波初值化方案和平衡初值及实测风初值方案积分结果进行了比较。结果表明；非线性正规波初值化方案和对初始场个性较小，初值化后风压场配置合理；积分初期能迅速抑制重力波高频振荡，使模式计算稳定；２４小时形势预报较实测初值预报结果好得多，高层形势预报比平衡初值有改进，降水落区远比另外两种方案好。 相似文献
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利用包括边界层爱克曼辐合－降水加热过程在内的短期气候变化模式［１］，研究了Ｍａｄｄｅｎ－Ｊｕｌｉａｎ振荡［１１，１２］形成的机制。当经圈方向用抛物圆柱函数展开，并对赤道偶对称解取ｎ＝０，２，４三个截断模时，在长波近似下的自由波解，一为向东的Ｋｅｌｖｉｎ波，另外两支为向西的Ｒｏｓｓｂｙ波。当考虑边界层动力影响后，修正后的Ｋｅｌｖｉｎ波，其向东传播的速度约为１０ｍｓ－１，且在长波波段是不稳定的，最不稳定的波出现在纬向一波附近，不稳定增长率的量级约为Ｏ（１０ｍ－６ｓ－１），理论结果和Ｍａｄｄｅｎ－Ｊｕｌｉａｎ振荡在赤道附近主体环流东传的观测事实接近。另外两支修正后的Ｒｏｓｓｂｙ波，其中经圈尺度较小的那支波，除波长极长的波外，波是阻尼的；但另一支经圈尺度较大的波，在短的波段是不稳定增长的，这似乎可以用来解释Ｍａｄｄｅｎ－Ｊｕｌｉａｎ振荡中大尺度超级云团的西传过程。这些结果表明边界层动力过程在Ｍａｄｄｅｎ－Ｊｕｌｉａｎ振荡的形成中是一种重要的机制。 相似文献
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大气动力学中三种Rossby波作用通量的特征差异和适用性比较 总被引：1，自引：0，他引：1
大气动力学诊断Rossby波的传播时,通常用波作用通量来表示。常用的三种波作用通量分别为Plumb波作用通量,T-N波作用通量和局地E-P通量。本文详细讨论了这三种方法的特征差异,并结合2016年1月的一次寒潮事件,比较了三种方法在该事件中的适用性。结果表明:1)Plumb波作用通量的纬向分量较大而经向分量较小,适用于振幅较小的纬向均匀的西风带Rossby长波的诊断。2)T-N波作用通量是对Plumb波作用通量的改进,经向分量得以增强,能更好地描述纬向非均匀气流中的较大振幅的西风带Rossby长波扰动。T-N波作用通量计算时,背景场取多年平均的当月气候场较合适,能更好地反映当前季节内的Rossby波传播异常。3)局地E-P通量可以诊断一段时间内天气尺度瞬变波对背景场(定常波)总的调控作用,但无法直接反映Rossby长波的逐时演变(T-N波或Plumb波作用通量则可以)。 相似文献
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重力波对特大暴雨的触发作用 总被引：23，自引：10，他引：23
暴雨是一种中尺度天气现象,但是它是在一定的大尺度背景下发生的,如发展着的锋面、低涡和气旋。由于这些系统的发展总是非地转平衡的,因而会激发出强的重力波。这种重力波在条件不稳定大气中传播时,低层辐合和上升气流能组织积云加热,这种积云加热反过来会促使重力波发展,在地面形成中尺度高低压系统。本文在线性绝热情况下求解大气运动方程,得到了重力波解。这种重力波解在位相上涡度中心比散度中心落后π/2,因而暴雨区落在中低压与中高压之间,且由于降水扩散,暴雨中心偏向中高压一边。在垂直结构上在对流层上层可以得到暖性中高压。理论上估计了暴雨团移动的速度和中高低压的强度等。并将理论结果与一次特大暴雨的实例进行了比较,两者是一致的。因而提出重力波在条件不稳定大气中可以是发动暴雨的一种机制。 相似文献