关于中尺度大气若干动力学问题的研究

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该文首先应用尺度分析方法,对中尺度大气运动方程组进行分析简化,结果表明中尺度大气运动的主要特征是准定常的,即是在力的准平衡状态下进行的缓慢演变,显然,这种准平衡态是惯性力,柯氏力和气压梯度力三者之间的平衡.由于惯性力的作用,运动将呈现出非地转特性,而且在数学上惯性力项表现为强非线性,在直角坐标系中,Rossby参数在中尺度运动中的作用可以忽略.但在柱坐标系中,当参数选取适当时,Rossby参数不再可以忽略.并可能激发出涡旋Rossby波.对中尺度大气运动的物理分析表明,中尺度大气运动中也存在与大尺度运动的地转平衡关系式完全相似地平衡关系.从适用于讨论中尺度大气运动的原始方程出发,推导出适于讨论中尺度稳定性问题的一般性方程,进而对此一般性方程进行了详细讨论,并分别对方程包含的对称不稳定,对流不稳定和横波不稳定模态进行解析求解,考虑凝结加热后,非绝热加热的作用总体上是对理查逊数Ri的限制条件放宽了,更有利于对称不稳定的发展,但低层加热参数并不是总是有利于波动的维持,低层加热在一定的范围内有抑制不稳定波增长的作用.这主要取决于高低层加热场的参数配置情况.利用小扰动方法,对准平衡模式的扰动稳定性进行了研究.得到了不稳定的必要条件.不稳定增长率和Eady模态.最后,对中尺度大气运动的非线性方程的定常问题进行了解析求解,得到了方程的偶极波解.
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