岛屿地形对涡旋Rossby波传播影响的研究

首先在静止基本状态下,从线性f平面极坐标浅水方程出发,利用WKB方法求解方程,在理论上给出了一类由于地形βeff作用引起的Rosbby波的传播特征解,此类Rossby波类似于涡旋Rossby波(VRW),其中地形βeff作用与台风涡旋基态的垂直相对涡度径向梯度作用相似,此分析解可帮助理解地形对涡旋Rossby波的影响作用.在此基础上,利用一个高分辨率的浅水模式具体讨论了圆形、类似于台湾岛屿椭圆地形对VRW传播以及结构特征变化的影响.结果表明,地形对VRW的传播速度,台风内区的非对称结构的变化均构成影响.当台风位于地形东南一定距离处,与无地形相比,涡量向内向外传播均增强,扰动能量增大,涡量环绕地形中心沿等高线顺时针方向移动,局域风速增大,并形成尺度为几十公里左右的强局域风速区,平均风速减小.     

地形坡度对基流中地形Rossby波振幅的影响

 利用考虑地形作用的浅水波模式对基流中地形Rossby波振幅特征进行了数值计算.结果表明,地形坡度对地形Rossby波振幅具有增幅作用,在强基本气流中,增幅作用更明显,地形坡度的作用还使地形Rossby波最大振幅中心位置北移.     

地形Rossby波相速和稳定性数值计算

目的 利用考虑地形影响的浅水波模式研究地形坡度对地形Rossby波相速和稳定性的影响。方法 对特征值问题形式的卢平面通道内波动控制方程离散化后进行数值计算，求出地形Rossby波相速和增长率的数值解。结果 地形坡度越大，扰动波长越长，地形Rossby波相速越慢，当扰动波长和地形坡度大于一定值后，地形：Rossby波将呈现准定常特征，甚至出现向西传播。结论 考虑了地形坡度作用以后，地形Rossby波相速将减小，并且有可能出现不稳定增长，最不稳定波长随基本气流强度的增强而增加，当基本气流流速为10m／s(20m／s)时，最不稳定波长约为2400～2500km(3000km)。     

带β项的非线性涡旋Rossby波的演变过程

利用多重尺度摄动法,推导出当考虑Rossby参数β作用时,非线性涡旋Rossby波的波包振幅的演化方程是非线性的Schrodinger方程．对受Rossby参数β影响的涡旋Rossby波的本征值问题进行分析,指出Rossby参数β对涡旋Rossby波传播的影响．     

完整Coriolis力作用下非线性ZK方程

在正压流体中,从完整Coriolis力作用下的准地转位涡方程出发,采用多时空尺度和摄动方法,导出Rossby波振幅演变满足带有地形和外源强迫的非线性(2+1)维的Zakharov-Kuznetsov方程.通过分析Rossby波振幅的演变,指出Coriolis力的水平分量、β效应、地形效应及外源是诱导(2+1)维Rossby波产生的重要因素.     

一类陆架地形波系在El Nino信号传播中的作用

从El Nino信号在赤道外陆架海洋中传播的可能性出发,讨论了陆架地形波系和赤道波系在动力学上的相似性,和赤道波系一样,陆架波地形系也由惯性重力波、Kelvin波、陆架地形-Rossby波、Rossby-重力混合波等组成.指出,当海洋三边存在陆架而一边为赤道时(如北太平洋),则陆架波系和赤道波系中的Kelvin波,在北(南)半球将以逆(顺)时针方向携带信号绕海盆一周,而两个波系中的Rossby长波和陆架地形Rossby长波,在北(南)半球将以顺(逆)时针方向绕海盆一周,即通过陆架地形波和赤道波为海洋中某些信号的传播组织成一个绕海盆的环路.这种物理过程可望用以解释发生在海洋中的某些长周期现象,如El Nino/La Nina现象.     

完整Coliolis力与缓变地形作用下的Rossby波

在正压流体中,从含有完整Coliolis力的地转位涡方程出发,采用时空伸长变化与摄动法,推导了切变纬向流中缓变地形下的Rossby波的振幅满足非齐次mKDV-Burgers方程.结果表明,Coriolis力的水平分量和地形随时间的缓慢变化会对Rossby波产生一定的影响;说明β效应、地形效应和切变基本流是诱导Rossby波产生的重要因素.     

层结流体中缓变地形与耗散作用下的孤立Rossby波

在层结流体中,从带有热外源、缓变地形的下边界条件以及带有耗散的绝热准地转位涡度方程出发,利用小参数展开与时空伸长变换推导了具有热外源、β效应、耗散作用、缓变地形效应的Rossby孤立波方程,得到Rossby孤立波振幅的演变满足带有耗散、热外源与缓变地形的非齐次非线性(KdV-Burgers)方程的结论.     

地形强迫下的Rossby波和Pseudo—Rossby波

本文在半地转近似下,用相角函数和常微分方程相图分析的方法,讨论了地形强迫下非线性Rossby波方程中存在Rossby波和Pseudo-Rossby波解的坡陡条件和初始场扰动条件.     

大气中非线性Rossby波和Pseudo—Rossby——(Ⅱ)斜压大气情形

本文利用文(1)中的方法,讨论了半地转近似下斜压Rossby波的存在和求解问题,分析表明,在描述Rossby波的方程中,除了具有通常意义的Rossby波解外,还存在一支Pseudo—Rossby波解.     

浙江地形对台风Khanun影响的数值试验和机理分析

以2005年严重影响我国华东地区的登陆台风Khanun为研究对象,利用MM5模式对其登陆浙江过程进行了数值模拟,通过模拟结果和实况的对比表明,模式对台风路径和降水的模拟是成功的,在台风移向移速、暴雨强度和落区上与实况十分吻合,但在台风强度模拟上则较实况偏小.在控制试验比较成功的基础上,本文还设计了3个敏感性试验,分析了浙江地形对台风路径、强度和降水的影响及其机理,它们分别为地形加倍、减半和无地形试验.试验结果表明,浙江地形对台风Khanun移动路径没有显著影响,这可能与浙江地形高度较低和环境场强引导气流有关.在降水强度上,浙江地形对暴雨的增幅作用十分显著,由地形强迫产生的降水和地形走向相一致.迎风坡由于地形动力抬升作用有利于上升运动加强,使得对流发展旺盛,降雨量增加,背风坡降雨量减少,浙江中北部沿海地区由于地形强迫产生了与台风环流同位向的扰动使得台风环流明显增强,形成暴雨中心.有无地形影响下的螺旋度对比显示,暴雨增幅区与低层正螺旋度差值区和高层负螺旋度差值区相对应,螺旋度差这种高低层耦合是触发和维持台风暴雨的动力机制,有利于台风螺旋结构的维持和强降水的发生.     

地形强迫下的Rossby波和Pseudo—Rossby波

本文在半地转近似下，用相角函数和微分方程图分析的方法，讨论了地形强迫下非线性Rossby波方程中存在Rossby波和Rseudo-Rossby波解的坡徒条件和初始场扰动条件。     

台风内中尺度混合波的动力学特征

用模拟台风的高分辨率模式输出资料反演的雷达回波和扰动物理量进行诊断,揭示了台风内中尺度螺旋雨带及嵌在其中的深对流带的结构和传播特征;根据台风不同区域物理量特征尺度的差异,分析了眼壁区低层的超梯度流非平衡现象;在此基础上,用柱坐标下中尺度斜压模型的波动频散关系证明扰动具有混合涡旋Rossby-重力惯性波的性质,并指出切向基流的涡度梯度是混和型扰动的发展因子.     

地形及标量非线性作用下的Rossby孤立波机制研究

地形及标量非线性作用下的Rossby孤立波具有不同的演化机制，为理解及解释实际大气运动提供了一定的理论依据。首先，从具有球面效应下的地转平衡和浅水模型出发，利用尺度分析等手段得到了具有标量非线性项意义下的位势涡度守恒方程。其次，利用多重尺度及摄动展开法，推导了非线性Rossby孤立波振幅演变所满足的Gardner方程。通过定性分析及定量数值计算模拟了Rossby孤立波的生成、发展过程。揭示了地形、标量非线性在Rossby孤立波的激发和传播中有着重要作用。     

中心力场中的电子涡旋

电子涡旋波最早是在轨道角动量守恒的系统中被发现.对于轨道角动量不守恒的系统,涡旋波的存在与否尚不清楚.以相对论情况下的中心力场中的电子为例,构建了在轨道角动量不守恒但总角动量守恒的情况下,当携带固定总角动量的电子沿z轴传播时,对此时系统所对应的电子涡旋波进行微扰求解;并结合Foldy-Wouthuysen(F-W)变换,说明了在相对论情况下,中心力场下携带轨道角动量的电子沿z轴传播时确实存在涡旋解,同时展示了相对应的涡旋波解和螺旋等相位面.     

台风期间台湾岛周边海域海面风场特征的卫星遥感研究

利用1999~2005年QuikSCAT卫星遥感资料,对台风期间三种台风路径下台湾岛周边海域海面风场变化特征及成因进行了分析.结果表明,尽管台风强度被不同程度低估,台风中心附近风向反演受降雨影响明显,但遥感海面风场的大致形态仍较为合理.地形对风场特征的形成有着显著作用,它导致了台湾海峡内大风(>10 m/s)天气提前出现、中央山脉两侧背风槽(或诱生低压)形成、中央山脉两端下风面“角流”形成等现象.海峡内大风天气是否提前出现与台风中心的位置有关.不同台风路径下,“角流”和背风槽的位置和范围不同.     

载流磁化等离子体中剪切阿尔芬涡旋

研究低β_■(0<β_■《m_c/m_i)载流磁化等离子体中非线性剪切阿尔芬波,导出了描述非线性剪切阿尔芬波的方程组,求出该方程组的阿尔芬涡旋(Vortex)解。该解属于本性电磁涡旋,扰动势在远离涡旋中心处按1/r衰减。对结果的分析表明,载流等离子体中涡旋具有新的特点。它除了具有与无电流时涡旋所允许的传播速度区外(u<—αV_A,u>αV_A),还有一个新的传播速度区(0相似文献   

对称和非对称台风对东海南海风暴潮影响比较

应用非结构网格的海洋数值模式FVCOM,分别模拟台风TC0509 (Matsa)、TC0519(Longwang)和TC0814(Hagupit)在长江口和杭州湾、福建沿海、珠江口和海南风暴潮,比较分析非对称台风和对称台风对风暴潮的影响.非对称台风的气压场和风场由WRF模式计算,对称台风的气压场和风场由藤田圆形台风模型计算.结果表明,对于登陆长江口和杭州湾、珠江口和南海一带的台风,WRF模式和模型台风计算的气压场和风场都能较好的模拟风暴潮,前者略好于后者.对于过台湾岛登陆福建沿海的台风,台风不对称明显,WRF模式能较好的模拟出真实的台风气压场和风场,前者模拟的风暴潮远优于后者.     

北半球对流层气候异常对热带印度洋海温偶极子型振荡的响应及动力机制解释

利用诊断和数值模拟的方法,探讨了印度洋海温偶极子型振荡(Indian Ocean Dipole,IOD)和北半球对流层气候异常之间的遥相关模态及动力机制.研究结果显示:北半球对流层位势高度异常场存在和IOD变化密切联系的遥相关作用中心,该作用中心呈正负相间的Rossby波列形状分布,该Rossby波列从印度东北部出发,向东北方向发展,进入北半球中高纬度和北极地区.在北极地区该遥相关的特征最为明显.研究结果还进一步显示了大气行星波的能量传播是IOD和北半球对流层气候异常之间遥相关的一种可能的联系方式.     

Rossby波的线性稳定性

该文从描写β-平面近似下斜压Rossby波的准地转两层模式的方程组出发,建立了β-平面近似下斜压Rossby波线性稳定性的简单模型,当β看作纬度y的函数b(y)时,讨论斜压Rossby波的稳定性找到了它的控制参数p、q,应用常微分方程的稳定性理论对建立的模型进行定性分析,讨论其稳定性,并给出相应的相速限制.