大地形背风波的转槽实验研究

文中利用转槽在相似定律及动力无量纲数的控制下,对旋转层结流越过大地形产生的背风波做了一系列的实验.实验及分析结果表明,无量纲数中Froude数是最重要的参数,发现在层结适当时背风波同旋涡结构在山的下风方同时出现.在无旋转情况下,在Froude数适当时仍然存在着明显的背风波,但旋转的作用能增加背风波的波动幅度,特别是起着引发下坡流的作用.文中最后还讨论了背风波在季风区内对低层涡旋发展的驱动作用及有待进一步研究的问题.     

三层模式背风波的理论研究

文中建立了一个背风波的三层理论模式 ;当三层Scorer参数在中层最大、高层次之、下层最小的情况下 ,利用该模式求得了背风波的理论波长及扰动的解析解 ,并对一个典型的个例计算了其背风波波长 ,并在此基础上分析了背风波波长对上、中、下三层Scorer参数变化的敏感性 ,结果表明波长对中层Scorer参数的变化比较敏感 ,对下层Scorer参数的大小和符号都不敏感 ,但在计算背风波波长时不能忽略下层的Scorer参数。     

三维三层背风波的理论和数值研究

建立了一个三维三层背风波的理论模型，求出当Scorer参数满足中间层大，上、下两层小的情况下，三维三层背风波的理论波长和扰动分布。利用该理论模型对一个实际的背风波个例进行了计算，得到的理论波长与实际波长十分接近。理论结果还表明波动的最大扰动振幅在中层附近。利用ARPS（The Advanced Regional Prediction System） 模式对此个例模拟的结果表明，模拟得到的波长、锲角及波动位相的分布都与理论模型的结果较为一致。     

中尺度地形背风波的作用及其应用

文中探讨了中尺度地形背风驻波及对天气系统发生发展的影响问题,通过建立一个含类似大别山地形作用的简化数学模型并进行了数值计算,结果表明,当过山气流u取１０１ｍ／ｓ量级,层结参数Ｎ取１０(－３)ｓ(－１)量级,其比值Ｕ／Ｎ约为３×１０３～４×１０３时可出现一种相当正压的地形背风波,其波长近于Ｕ／ｆ～１０２ｋｍ（ｆ为柯氏参数）。结合上述理论结果和实际暴雨个例,分析指出在江淮梅雨期间,当有移动性的暴雨区移至大别山定常背风波的适当位置时,暴雨会得到增幅。     

三层模型背风波的计算分析和数值模拟

本文将背风波三层模式的理论应用于典型的背风波个例,判断了其解所属的类型,计算了这些个例的波长;指出当有多个波解存在时,最长波长所对应的波解是实际解;本文还用ARPS模式对这些个例作了数值模拟,模拟结果与解析解则有较好的一致性。     

关于大气中非线性重力内波的调制

本文利用多重尺度方法研究了大气中重力内波的非线性问题,指出,当大气中的Bruntvaisala频率随高度变化时,我们可以得到一个非线性Schrodinger方程,同时还指出,当N~2按N~2=N_0~2+vcosnz(v>o)和N~2=N_0~2+vsinnz(v>0)分布时,可得到如下结论:当大气中的重力内波的波数满足3n~2-k~2<0时,大气中的重力内波可能会出现Benjammin-Feir不稳定,也就是说,大气中垂直方向的波长较长、水平方向的波长较短的重力内波容易出现Bebhanub-Feir不稳     

三层模式中风场对背风波的影响

为了研究风场对背风波的影响,针对边界层附近为弱稳定层结的背风波,建立了一个三维三层的理论模型和线性计算模式,分析了各层中风速和风向的变化对背风波特征的影响,揭示了气流过孤立山脉产生背风波的有利风场条件。结果表明：背风波的波长、振幅等特征对各层风速和风向的变化具有相当的敏感性,波长随着低、高层风速的增大而增大,随着中层风速的增大先减小后增大;振幅随着低、中层风速的增大先增大后减小,随着高层风速的增大而增大。此外,风速和上下层风向切变的增大均使背风波的形态逐渐由横波型转为辐散型,但是上下层风向的切变对背风波形态的影响比风速更为显著。     

水汽和潜热释放对背风波影响的数值试验

利用中尺度数值模式ARPS进行了理想场的数值模拟,分析研究了水汽和潜热释放对大气层结稳定度的影响以及其在背风波的发展和演变过程中的作用,研究发现,潜热释放对大气层结分布的影响要远大于水汽对大气层结分布的直接影响,如果没有潜热的释放,水汽对背风波的发展和演变的作用非常小,而潜热释放可以使湿层结稳定度急剧下降,迅速破坏原有的层结分布,使这个区域出现非拦截的强烈的垂直运动,波动的崩溃更加迅速和明显。但需要说明的是在试验中,将数值模式里控制潜热释放的参数设为:0、1/2、2的假定情况,则在实际的大气运动过程中是不可能存在的。     

三层模式中地形对背风波振幅的影响

利用一个三层模式和钟形山脉研究了中尺度地形参数对背风波振幅的影响。理论分析表明,若保持地形高度不变,变化地形宽度时,当山脉半宽为背风波频率的倒数,波动的振幅可以达到最大;若地形高度和半宽按不同比例变化时,波动振幅的变化是不确定的;若高度和半宽按相同比例变化时,即保持山脉形状不变的情况下,半宽为频率的倒数的2倍时,振幅达到最大。最后利用ARPS模式对地形参数的变化进行了敏感性试验,模拟结果与理论结果相吻合。     

三维多层流过山产生的山地重力波研究

为了研究了三维多层气流过山产生的三维山地重力波和大气船波动力学理论,在本文中,改进了一个多层流过山的三维山地重力波的线性理论计算模式,分析了三维多层流过孤立山地产生的三维山地重力波和大气船舶波的物理机制及其表现特征。揭示了多层流过孤立地形产生发散模态和横波两种模态拦截背风波的气象条件,增强了人们对山地重力波动力学的理解和对山脉重力波及其相联系的山脉天气的预测能力。