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1.
非线性正压临界不稳定 总被引：3，自引：1，他引：3
文中提出了一个新的广义能量作为Lyapunov函数,导出了包含两个联立不等式的一种新的非线性正压稳定性判据.并指出其中一个不等式是初始扰动振幅小于某一临界值,另一个则是摩擦系数大于另一临界值,前者对后者有很强的约束.该判据表明,在实际大气中对于有限振幅扰动容易产生正压亚临界不稳定,它大大地改进了以前的结果. 相似文献
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广义非线性亚临界对称稳定性 总被引：1，自引：1，他引：1
从含摩擦耗散的f平面上Boussinesq近似下的非线性方程组出发,提出了一种新的广义能量作为Lyapunov函数,取消平均量是(x,z)的双线性函数的限制,并取平均量是(x,z)的任意函数,由此导出了一种新的广义非线性对称稳定性判据。此稳定性判据表明:不仅耗散系数必须大于某一临界值,而且同时初始扰动振幅也必须小于另一临界值。由此可见,后一条件对前一条件附加了一个很强的约束,当初始扰动振幅大于某一临界值时,容易出现非线性亚临界对称不稳定,它大大改进了以前同类工作的结果。 相似文献
3.
正压大气中扰动的演变 总被引：7，自引：2，他引：7
本文应用WKBJ方法研究正压准地转模式中小扰动的演变过程,提出扰动发展的判据应是扰动总能量和平均振幅同时增长。理论推导给出:正压扰动发展时波长变长,衰减时波长变短。文中详细地讨论了基本气流为平直西风的情况,得出急流南导波、急流北曳波为发展型,发展过程中槽线渐趋南北指向;急流北导波、急流南曳波为衰减型,槽线日渐趋于东西向。文中还讨论了基本气流为非平直气流情况,指出所谓“超长波后退”过程在一些情况下是发展型槽东移和波长变长所致。 相似文献
4.
本文利用正压涡度方程讨论了旋转平行流的稳定性问题。导出了一个显式正压稳定性判据。它把扰动的增长率(kc_i)与能量转换函数直接联系起来了。结果表明,扰动的增长率正比于基本流与扰动间的动能转换率。此外,还讨论了基本流具有线性切变的情形,所得结果与Haltiner所给出的β=0时的结果大致类似。 相似文献
5.
初步分析了两类大尺度园形基流上扰动的正压不稳定问题,对不稳定模态的扰动增长率和扰动振幅的径向分布等进行了讨论. 相似文献
6.
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
7.
广义非线性亚临界湿对称不稳定 总被引：1，自引：1，他引：0
从含摩擦耗散与凝结潜热的f平面Boussinesq近似下的非线性扰动方程组出发,得到了湿空气中的广义能量方程,推导出非线性亚临界湿对称不稳定的必要条件,并将不稳定判据与干空气情况相比较,首先解析地分析得到凝结加热反馈机制对亚临界对称不稳定的影响。其次针对中尺度大气层结不稳定和稳定的情况,分别计算出初始扰动振幅的临界值,结果表明,相对干空气而言,饱和湿空气情况下,当中尺度大气层结不稳定时,亚临界对称不稳定更容易发生,即使中尺度大气层结稳定,亚临界对称不稳定也容易发生。这一结果改进了干空气下的非线性亚临界对称不稳定理论。 相似文献
8.
利用由两层准地转模式简化的低谱模式，得知相当正压结构Ｒｒｏｓｓｂｙ波为平衡态，讨论了具有相当正压结构的Ｒｏｓｓｂｙ波存在所需条件；并以定常Ｒｏｓｓｂｙ波（相当正压结构）为基态，导出反映高低层Ｒｏｓｓｂｙ波位相变化的振荡方程，指出高低层位相差的变化与垂直切交流的扰动、平均层上流函数和热成风流函数波动部分振幅扰动（Ａ’和Ｂ’）的关系，说明相当正压结构和斜医结构的Ｒｏｓｓｂｙ波是相互转换的。 相似文献
9.
稳定的和不稳定的斜压行星波 总被引：1，自引：2，他引：1
本文采用两层模式,初步地应用“时空同化”的自然观,引进空间不稳定性观点,把空间不稳定性和时间不稳定性结合起来,研究振幅随纬度变化的斜压行星波的存在范围和其稳定性;得出了稳定的和不稳定的斜压行星波及其空间不稳定判据,并对传统的斜压行星波不稳定理论和判据作出鉴定,重新提出了斜压行星波时间不稳定判据,并讨论其物理含义;还得出了高层和低层斜压行星波相互强迫振动的机制以及不同纬度间扰动振幅的关系。 相似文献
10.
大地形与扰动的不稳定 总被引：3，自引：1，他引：3
本文分两部分。第一部分,讨论地形对于正压扰动稳定性的影响,指出造成不稳定的必要条件是:(d~2u/dy~2)-β-fA(dh/dy)=0,其中u是基流,h是地形高度。此外,尚讨论了振幅随时间的增长率,不稳定扰动移速等问题。第二部分,讨论了地形对于斜压扰动的稳定性的影响,指出在斜压大气中,地形的作用较正压大气显得更加重要。 相似文献
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维向切变流中的非线性对称不稳定 总被引：1，自引：0，他引：1
讨论了维向切变流中的非线性对称不稳定问题。中采用绝热无粘的非线性对称扰动方程组，利用多尺度摄动方法分析其不稳定波动的有限振幅特性。研究结果表明：不稳定波的有限振幅在强度上呈现出振荡趋势。无论是超临界切变情况，还是次临界切变情况，对称扰动振幅都随时间呈现出周期性的变化，振荡周期的大小不仅与基本场稳定度参数及波的特性有关，而且还与初始扰动的振幅及其增长率有关。 相似文献
12.
Ren Shuzhan 《大气科学进展》1991,8(2):129-136
Nonlinear stability criterion for plane rotating shear flow under three-dimensional nondivergence disturbances was obtained by using both variational principle and convexity estimate introduced by Arnold (1965) and Holm et al. (1985). The results obtained in this paper show that the effect of Coriolis force plays an important role in the nonlinear stability criterion, and the nonlinear stability property of the basic flow depends on both the distribution of basic states and the way the external disturbance acts on the states. The upper bound of the gradient of the mass density displacement from the equilibrium k2 = is determined by the basic states and one example was given to show the exact upper value of k. The remarks on Blumen's paper were also given at Section 4 of this paper. 相似文献
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Luo Dehai 《Acta Meteorologica Sinica》1992,6(3):390-394
Introducing the concept of pseudo-momentum, a generalized Arnold-Dikii functional is established, and then thesufficient condition for stability of nonlinear wave motion in the barotropic nondivergent atmosphere is derived by useof variational principle. It is found that the stability of nonlinear wave motion depends not only on its streamfield distri-bution, but also on its phase speed for the propagating nonlinear wave motion. Moreover, the stability criterion of trav-elling modon is also obtained, and it is shown that the travelling modon is stable if the scale of disturbance superimposedon the travelling modon remains to be less than that of the travelling modon. 相似文献
14.
Arnol’d’s Second Nonlinear Stability Theorem for General Multilayer Quasi-geostrophic Model 总被引：1，自引：0，他引：1
Arnol’d’s second nonlinear stability criterion for motions governed by a general multilayer quasi-geostiophic model is established. The model allows arbitrary density jumps and layer thickness, and at the top and the bottom of the fluid, the boundary condition is either free or rigid. The criterion is obtained by the establishment of the upper bounds of disturbance energy and potential enstrophy in terms of the initial disturbance field. 相似文献
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ＳｏｍｅＡｓｐｅｃｔｓｏｆｔｈｅＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＭｏｎｓｏｏｎＤｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｓＵｓｉｎｇａＣｏｍｂｉｎｅｄＢａｒｏｔｒｏｐｉｃ－ＢａｒｏｃｌｉｎｉｃＭｏｄｅｌ￥Ｎ．Ｒ．ＰａｒｉｊａａｎｄＳ．Ｋ．Ｄａｓｈ（ＣｅｎｔｒｅｆｏｒＡ... 相似文献
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Arnol′d′s second nonlinear stability criterion for motions governed by a general multilayer quasi-geostrophic model is established.
The model allows arbitrary density jumps and layer thickness, and at the top and the bottom of the fluid, the boundary condition
is either free or rigid. The criterion is obtained by the establishment of the upper bounds of disturbance energy and potential
enstrophy in terms of the initial disturbance field.
Project supported by the State Education Commission of China
Project supported by the National Natural Science Foundation of China and LASG, IAP, the Chinese Academy of Sciences 相似文献
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The barotropic, quasi-geostrophic vorticity equation describing large scale, rotating flows over zonal relief supports nonlinear permanent form solutions, namely nonlinear topographic Rossby waves. Through an analytical theory, these solutions have been shown to be neutrally stable to infinitesimal perturbations.Numerical algorithms, which necessarily truncate the infinite number of degrees of freedom of any continuum model to a finite number, are capable of reproducing the numerical equivalent of these form-preserving solutions. Moreover, these numerical solutions are shown to preserve their shape throughout the numerical experiment not only in the limit of small amplitude, but also for high amplitude (Rossby number → O(1)).Through numerical simulation, the stability analysis is carried far beyond the analytical limit of infinitesimal perturbations. The solutions maintain their stability in agreement with the analytical theory, up to perturbations having intensities almost of the same order as the solutions themselves. For higher-amplitude perturbations, the solutions break up and typical turbulent behavior ensues. The passage from wave-like to turbulent behavior, upon surpassing a critical perturbation value, can be observed in the sudden loss of phase locking of the permanent solution Fourier modes. 相似文献