Tangential discontinuities and the optical analogy for stationary fields. v. formal integration of the force-free field equations     

E. N. Parker 《地球物理与天体物理流体动力学》2013,107(1-3):183-210

Abstract

This paper demonstrates the appearance of tangential discontinuities in deformed force-free fields by direct integration of the field equation ? x B = αB. To keep the mathematics tractable the initial field is chosen to be a layer of linear force-free field B_x = + B ₀cosqz, B_y = — B ₀sinqz, B_z = 0, anchored at the distant cylindrical surface ? = (x ² + y ²)^1/2 = R and deformed by application of a local pressure maximum of scale l centered on the origin x = y = 0. In the limit of large R/l the deformed field remains linear, with α = q[1 + O(l ²/R ²)]. The field equations can be integrated over ? = R showing a discontinuity extending along the lines of force crossing the pessure maximum. On the other hand, examination of the continuous solutions to the field equations shows that specification of the normal component on the enclosing boundary ? = R completely determines the connectivity throughout the region, in a form unlike the straight across connections of the initial field. The field can escape this restriction only by developing internal discontinuities.

Casting the field equation in a form that the connectivity can be specified explicitly, reduces the field equation to the eikonal equation, describing the optical analogy, treated in papers II and III of this series. This demonstrates the ubiquitous nature of the tangential discontinuity in a force-free field subject to any local deformation.  相似文献   

强沙尘暴天气形成机制个例分析   总被引：5，自引：0，他引：5  

张海霞  尤凤春  周伟灿  王连喜 《气象科技》2007,35(1):101-106

从气候背景、天气形势、地形作用、沙尘形成热力和动力学机制等方面,分别对2005年4月19、20日两天发生在冀南地区的扬沙、沙尘暴天气进行分析。结果表明:对流层低层横切变线和华北地形槽的存在使冀南地区沙尘天气加剧;沙尘发生前冀南弱辐合上升运动和上冷下暖的不稳定垂直结构可以迫使当地沙尘向空中扬起,上游地区较强的上升运动将当地的沙尘垂直输送到空中,在高空强西北气流的引导下将沙尘水平输送到下游地区;沙尘天气发生在上游地区对流层螺旋度最大正值区的下游,对流层螺旋度大小对沙尘暴预报有一定的指示意义。  相似文献   

Nonlinear diffusive instabilities in differentially rotating stars     

E. Knobloch 《地球物理与天体物理流体动力学》2013,107(1-2):133-158

Abstract

Angular momentum driven instabilities in a stratified differentially rotating star are investigated. In the strong buoyancy limit axisymmetric instabilities of the Goldreich-Schubert type are the most important. A detailed discussion of the linear and small amplitude theories at an arbitrary latitude is given. The bifurcation to finite amplitude steady modes is typically transcritical, and occurs whenever the angular momentum or its gradient is neither parallel not perpendicular to local gravity. Such misalignments enhance the time scale for transport of angular momentum by the Goldreich-Schubert instability. Depending on the turbulent viscosity produced by secondary shear instabilities time scales as short as the Kelvin-Helmholtz time scale are possible.  相似文献   

一次中尺度对流复合体致洪暴雨成因分析     

刘瑞芳  李萍云  陈小婷  侯建忠 《成都信息工程学院学报》2012,27(3):306-313

为了探索陕西暴雨天气发生发展的机制,采用天气学、动力诊断等方法对2011年7月5～6日陕西南部出现的暴雨过程进行分析。结果表明:中尺度对流复合体是造成此次暴雨的直接原因,强降水发生在中尺度对流复合体云顶亮温北边界的等值线密集区;沿海至陕西建立起水汽和温湿能的输送通道,高温高湿的暖湿空气源源不断地向暴雨区输送;不同暴雨阶段的中低层大气稳定性有明显的差异,对流不稳定和条件性对称不稳定是暴雨发展维持的重要机制;对流层低层较大的垂直螺旋度东侧可能预示着大暴雨的发生。  相似文献   

典型槽型转脊型黑风天气过程成因分析   总被引：2，自引：0，他引：2  

李岩瑛  许东蓓  陈英 《中国沙漠》2013,33(1):187-194

2010年4月24-27日甘肃省河西走廓、西北东部及华北出现了大风沙尘暴天气过程,河西走廓出现黑风天气,损失十分严重。针对这次罕见的槽型转脊型黑风天气过程,应用2002-2011年3-5月逐日08时和20时高空流场资料、高空图资料和地面每隔3 h天气图资料,对其天气形势演变、高空垂直风场及水平相对螺旋度场进行了深入对比分析。结果表明:4月24日20时700～500 hPa有较强冷空气入侵,700 hPa大气层结存在剧烈的高低空不稳定,≤-1 000 m2·s-2强螺旋度负值中心是黑风爆发的动力因素,25-27日08时700 hPa≥15 m·s-1低空急流区的存在是这次大风天气得以持久维持的关键原因。  相似文献   

河北两次大（暴）雪过程对比分析   总被引：3，自引：0，他引：3  

赵斌  赵萃萍  闫巨盛  马小山  冯天卿 《气象科技》2010,38(3):281-288

选取河北省2003年和2004年两次较大的降雪过程,利用常规气象资料和NCEP再分析资料,对它们的环流形势和物理量场作了对比分析。结果表明,500 hPa南北两支槽在110°E附近同位相叠加、地面气压场"北高南低"并在河套地区有倒槽生成是河北出现大(暴)雪的有利形势。低层暖温舌和暖平流的存在为大(暴)雪的形成提供了较好的热力条件。槽前西南气流、低层偏东气流和低空急流都能为产生大(暴)雪带来充足的水汽。高层辐散、低层辐合的水平散度结构和整层为垂直上升气流的分布,加强了上空的抽吸作用,有利较大降雪的发生。而整层是正涡度(正垂直螺旋度)对垂直上升运动最有利。925 hPa和850 hPa温度同时降至0℃以下,且地面气温小于等于1℃是适合降雪的温度条件。  相似文献   

2007年7月12-15日河南省大暴雨天气诊断分析   总被引：4，自引：2，他引：2  

晋建设  王超  王淑娟  颜飞  王红振  王艳玲  林丽  彭记永 《气象与环境科学》2010,33(4):64-70

利用常规观测资料和NCEP再分析资料,对2007年7月12-15日河南省黄淮之间的大暴雨过程进行了诊断分析,结果发现:这次暴雨是一次较为典型的西南低涡东北移影响河南省所造成的暴雨,500 hPa西风槽东移过程中,槽前携带的冷空气不断自西北方向侵入西南低涡中心,导致西南涡东移发展,移经河南省,在其移向的右前方和中心区产生了强降水;垂直上升运动区及流线辐合区与暴雨落区有较好的对应关系;这次暴雨水汽输送源地有两个,分别是孟加拉湾和东海海面;水汽辐合区与暴雨落区相对应;垂直螺旋度的演变对本次西南涡暴雨有较好预报指示意义。  相似文献   

基于Ｔ／２分数间隔的ＳＥＩ双模式盲均衡算法   总被引：3，自引：0，他引：3  

郭业才  杨超 《南京气象学院学报》2009,32(1):45-49

采用NCEP/NCAR 1°×1°最后分析资料（final analysis,FNL）计算“圣帕”台风螺旋度,探讨各垂直层上水平螺旋度与强降水时间演变的关系、水平螺旋度与强降水落区的关系以及垂直螺旋度时间演变与强降水发生、发展的关系。结果表明,700 hPa螺旋度最能反映强降水时间演变,正螺旋度大值中心附近与暴雨落区一致,同区域内螺旋度中心值的强弱与该区域内降水的强弱关系密切;若垂直方向上高低层的螺旋度同时由负值转为正值,则强降水发生,反之降水减弱、停止;对于预报台风强降水时效,水平螺旋度远比垂直螺旋度、散度、垂直速度具有更多有效预报时间;对于预报台风强降水落区,垂直螺旋度比水平螺旋度更具有优势,若能利用垂直螺旋度对水平螺旋度预报强降水作出订正可能将有助于提高台风强降水预报准确率。  相似文献   

“2002.3”华北地区强沙尘暴天气的螺旋度分析   总被引：1，自引：1，他引：0  

王益柏  费建芳  黄小刚  钟奕飞 《气象科学》2009,29(3):368-374

利用MM5非静力中尺度模式和螺旋度计算结果,对2002年3月18-22日华北地区发生的一次强沙尘暴过程进行了分析研究,重点分析了北京及周边地区水平与垂直方向螺旋度和完全螺旋度的结构变化及演变特征,结果表明：螺旋度的演变与强沙尘暴天气的发生、发展有较好的对应关系,将中尺度模式和螺旋度计算结合起来可以有效提高沙尘暴天气的预报准确度。  相似文献   

麦莎台风造成冀东大暴雨的数值模拟和诊断分析   总被引：2，自引：0，他引：2       下载免费PDF全文

陈艳  宿海良  寿绍文  贾子冰  王莉萍 《应用气象学报》2008,19(2):209-218

2005年第9号台风麦莎登陆后减弱为热带风暴, 受其影响, 8月8—10日河北东部地区出现大暴雨天气过程。采用中尺度数值模式MM5对这次过程进行了模拟, 对模拟结果进行了综合分析。结果表明:暴雨区上空有准饱和且深厚稳定的湿层, 低层强烈辐合与高层辐散互相配合, 强降水区与散度和垂直上升中心有很好的对应关系; 台风东部暖、西部冷, 中低层偏东风急流将海洋上的高能量暖湿空气向暴雨区输送; 局地螺旋度的极大值中心对未来强降水区有一定的指示作用, 强降水区发生在风暴相对螺旋度的大值中心或其东南部的等值线密集区域。  相似文献