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  

李建平  丑纪范 《大气科学》1998,22(4):443-453

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   

THE DOUBLE-LAYER STRUCTURE OF THE HADLEY CIRCULATION AND ITS INTERDECADAL EVOLUTION CHARACTERISTICS     

成剑波  胡淑娟  丑纪范 《热带气象学报(英文版)》2018,24(2):220-231

Based on the three-pattern decomposition of global atmospheric circulation(TPDGAC), this study investigates the double-layer structure of the Hadley circulation(HC) and its interdecadal evolution characteristics by using monthly horizontal wind field from NCEP/NCAR reanalysis data from 1948—2011. The following major conclusions are drawn: First, the double-layer structure of the HC is an objective fact, and it constantly exists in April,May, June, October and November in the Southern Hemisphere. Second, the double-layer structure is more obvious in the Southern than in the Northern Hemisphere. Since the double-layer structure is sloped in the vertical direction, it should be taken into consideration when analyzing the variations of the strength and location of the center of the HC.Third, the strength of the double-layer structure of the HC in the Southern Hemisphere consistently exhibits decadal variations with a strong, weak and strong pattern in all five months(April, May, June, October, and November), with cycles of 20-30 a and 40-60 a. Fourth, the center of the HC(mean position of the double-layer structure) in the Southern Hemisphere consistently and remarkably shifts southward in all the five months. The net poleward shifts over the 64 years are 5.18°, 2.11°, 2.50°, 1.79° and 5.76° for the five respective months, with a mean shift of 3.47°.  相似文献   

正压預报模式的一个新型計算方案     

丑纪范  周紫东  杜行远 《气象学报》1963,33(4):484-493

用积分关系法和盖略金法,求解球面坐标中的正压預报方程和平衡方程。引入南北半球对称的假定,避免了引入人为边界条件,从而扩大了有效的預报区域,并使預报中等压面的平均高度不变。 在預报方程中,还特別考虑了实际爬越地形的风向和500毫巴面上的风向差別。  相似文献   

ENSO事件期间热带印度洋和太平洋地区大尺度海气相互作用联系的研究   总被引：4，自引：1，他引：3       下载免费PDF全文

邓北胜  刘海涛  丑纪范 《热带气象学报》2010,26(3):357-363

利用大气环流三维分解方法研究了1979—2008年ENSO事件期间热带印度洋和太平洋地区海气相互作用的机制。研究表明ENSO事件期间存在明显的三维"齿轮式"耦合特征;在ENSO事件盛期,与NCEP再分析资料的垂直运动相比,大气环流三维分解方法揭示的东印度洋-西太平洋地区的下沉运动更强,范围更宽。大气环流三维分解方法把垂直速度分解为纬向分量和经向分量两部分,纬向分量表现为很强的下沉运动,而经向分量表现为上升运动,垂直速度的纬向分量和经向分量相互抵消了一部分,综合的结果表现为很强的下沉运动。在热带地区,垂直速度ω*的纬向分量ωW要大于其经向分量ωH,ωW反映了ω*的主要特征;在分析垂直运动方面,与NCEP再分析资料中的垂直速度相比,大气环流三维分解方法具有一定的优点。  相似文献   

两种四维奇异值分解同化方法的比较及误差分析   总被引：1，自引：1，他引：0  

王金成  李建平  丑纪范 《大气科学》2008,32(2)

4DSVD是最近提出的一种新的资料同化方法。目前还存在一些需要解决的问题,比如如何选取样本,如何得到支撑大气吸引子的基向量以及选取基向量的个数问题等等。作者利用奇异值分解(SVD)与经验正交函数分解(EOF)两种方法来获得支撑大气吸引子的基向量,推导了基于这两种方法的4DSVD分析场的理论公式,并用简单的数值试验比较了基于这两种方法的4DSVD分析场的空间相关系数和误差,初步分析了分析场与基向量个数的关系以及与样本选取的关系和分析误差的来源及各种误差对分析误差影响的相对大小。结果表明,用SVD方法作为获得支撑大气吸引子基向量的方法得到的分析场较EOF方法稳定,分析场与基向量个数有密切关系,观测误差、模式误差和观测代表性误差是分析误差的主要来源,且其引起的分析误差随着基向量个数增多而增大。  相似文献   

１０～３０ｄ延伸期数值天气预报的策略思考———直面混沌   总被引：10，自引：4，他引：6       下载免费PDF全文

丑纪范  郑志海  孙树鹏 《气象科学》2010,30(5):569-573

针对大气系统的混沌特性,提出了10~30 d延伸期数值天气预报的策略思考。可预报性问题,实质上是时空尺度问题,10~30 d的预报虽然超出了逐日天气的可预报时限,但仍存在着可预报的分量。以数值模式为基础,阐述了10~30 d延伸期可预报分量的提取方法。在此基础上,提出了针对可预报分量和混沌分量应采用不同的策略和方法。该设想可借鉴利用现有数值模式的变分同化系统,且无需构建新的模式,因此具有可行性。  相似文献   

数值模式初值的敏感性程度对四维同化的影响   总被引：3，自引：0，他引：3  

郜吉东  丑纪范 《气象学报》1995,53(4):471-479

用著名的Ｌｏｒｅｎｚ系统作了共轭变分同化的数值试验。发现随着模式对初值敏感性程度的增加，用这种方法得到和模式相协调的初始场愈来愈困难，直到某些情况下的完全失败。这表明四维同化和可预报期限是联系在一起的。另一方面，随着方程不精确程度的增加，变分同化的效果愈来愈差，直到所做的预报无任何意义可言。如果在做变分同化的同时对模式参数也进行反演，就可使得基于Ｌｏｒｅｎｚ系统所做的预报效果大大提高。  相似文献   

数值天气预报中的两类反问题及一种数值解法──理想试验   总被引：14，自引：5，他引：14  

郜吉东  丑纪范 《气象学报》1994,52(2):129-137

针对数值预报中产生误差的两个来源提出了数值预报中存在着两类反问题。并在一维的非线性平流扩散方程上，用共轭方程的解法对提出的两类反问题作出了理想场的数值试验。试验结果表明，这种解反问题的方法非常有效。它利用＂观测资料＂所包含的时间演变的信息确定出了方程的初值或方程中误差订正项的空间分布状况。而且无论对＂观测资料＂的超定还是欠定都能得出较有意义的结果。因而有很大的利用前景。  相似文献   

新疆气温长期变化可预报性的初步研究(一)──气候噪音、潜在可预报性分析     

徐明  史玉光  张家宝  丑纪范 《沙漠与绿洲气象(新疆气象)》1994,(4)

利用新疆50个站的30年逐日气温资料分析了新疆气温的气候噪音、替在可预报性、信噪比的时空分布特征，研究了新疆气温长期变化的预报精度问题。结果表明新疆气温的气候噪音、信噪比、潜在可预报性具有较强的地域性和季节性。  相似文献   

新疆气温长期变化可预报性的初步研究(三)──新疆月平均气温的小波分析     

徐明  史玉光  张家宝  丑纪范 《沙漠与绿洲气象(新疆气象)》1994,(6)

利用新疆50个站30年月平均气温资料分析了新疆月平均气温的小波谱特征，指出新疆气温长期预报可预报性的地理差异和季节差异的原因之一是序列时间结构的差异。  相似文献