大气边界层动力学和植被生态过程耦合的一个简单解析理论

发展了一个大气边界层动力学和植被某些生态过程相互作用的简单模式,求得了这个耦合模式的解析解,分析了植被反照率和冠层阻抗(气孔阻力)对大气运动及植被温度的影响,这一相互作用的方式可为进一步发展大气运动和生态过程相互作用的、更复杂的数值模拟模式提供参考.     

一个简单陆气耦合模式中的绿洲-荒漠化效应

发展了一个简单的地气相互作用模式 ,讨论了不同气候和植被条件对绿洲消长的影响。结果表明 ,能使绿洲扩大的主要条件是低纬度、小尺度 ,并具有低水汽、较高温度的环境以及较小气孔阻力的植被。这一简单的理论分析对发展复杂的数值模式和对观测的布局有参考意义 ,对治理荒漠也有一定的启示。     

PDO的三维空间结构和时间演变特征

利用再分析次表层海温资料和CCSM3模式的1870-1999年130 a模拟试验的结果,分析了北太平洋年代际变化(PDO)的三维空间结构和时间演变特征.结果表明,CCSM3模式较好的模拟了北太平洋年代际变化的主要特征,对再分析资料和模式结果的分析都表明从北太平洋表层至次表层的中层,年代际变化是非常显著的,PDO不仅仅局...     

热带扰动在大尺度经圈中的行为

在赤道β平面上经圈流的背景流场内,利用等值浅水模式来分析波动的不稳定性.结果显示,在经圈半地转假设下,扰动信号通过变性的Rossby波来传递.对于大洋西部,由于向极地方向经圈流的引入,赤道对称的扰动模态对所有的波数k都是不稳定的.对于大洋东部的向赤道流,对赤道对称的扰动却是稳定的.由于一般来讲,扰动倾向于对赤道对称,因此西边界的向极流,如黑潮,比东边界的向赤道流,如加尼福尼亚洋流,更易因扰动的不稳定而产生涡旋.     

北半球冬季大气环流与热带太平洋海表温度二年振荡相互作用的若干事实

本文应用带通滤波统计方法,研究了热带不同地区准二年周期振荡的海表温度与冬季500hPa高度场之间的时滞相关。结果表明,不同热带太平洋地区(西、中、东太平洋)海温对中高纬度大气环流的影响,或严格地说,它们之间的相互影响是不同的。在不同纬圈上,相关系数可以有规则的向东或向西传播。同时在不同径圈上也可以向极地或赤道传播。传播的方向和位置依赖于热带海表温度所在的经度。由于传播的速度十分缓慢,平均约2年80—210个经度,或2年约60个纬度。因此可以认为不属于经典的Rossby波,而是一种新的海气相互作用波。     

沙尘暴垂直输运的两相流理论Ⅰ:气块模式

沙尘暴是风蚀荒漠化中的一种天气现象,其形成受到两方面因素的共同影响:(1)自然因素,包括大风、降水减少及沙源;(2)人类活动因素,人类活动因素是指人类在发展经济过程中对植被的破坏以后,导致沙尘暴爆发频率数增加.沙尘暴已经成为中国西北、华北地区严重的气候灾害,而对沙尘的研究主要集中在起沙问题与沙尘沉降的问题,在理论上对前者研究较多,而对后者的研究则比较缺乏.假设空气块中带有沙尘,沙尘颗粒很小,随空气一起运动,可不计沙尘Stockes末速度,这样由空气和沙尘组成两相流.在两相流情况下,分析了均匀环境和非均匀环境条件下沙尘沉降的条件和速率.通过分析得到在均匀背景场下有利于沙尘沉降的条件为大的初始沙尘浓度扰动与小的初始温度扰动.进一步考虑更为真实的环境场,模式给出3种特征沉降区域:(1)速降区,沉降速率较快;(2)缓降区,沙尘先上升后下降,沉降时间较长;(3)波动区,沙尘在空气中不断地上下波动,此时很难判断沙尘何时沉降,取决于地面状况.同时也分析了沙尘不断上扬的背景条件.     

砧状积雨云发展的一个动力学分析

本文在考虑了水汽凝结的反馈影响后,用近似方法求出了积云动力学方程组的解。对解的一个数值计算表明:积云强烈的发展最后必然会使云顶出现砧状结构,从而发展成砧状积雨云。     

論云中水滴对气流拖带的动力效果

本文进一步研究了对流云中,降水貭点对气流的拖带作用。把降水貭点和空气作为混合介貭看待,根据泥砂輸运理論,重新推导了問題的基本方程組.在这一基础上,分析了問題的常定和非常定解。得到两点主要的結果:1)按云中实际可能出現的含水量数量,通过拖带作用后,可以产生与观測結果同量級的下沉气流强度;2)云中降水泡(降水集中区),在降落过程中,水量将向泡的前沿区集中,由于水量的这种聚集,降水到达地面时有可能出現陣性,即降水强度一开始就很大。     

论小尺度过程动力学的一些基本问题

本文对层结大气中小尺度过程动力学的一些基本问题作了研究。 首先用频率法对线性化后的小尺度运动方程作了分析。分析指出,线性化后的运动方程中包含了两种不同类型的波动,即快速传播的声波和相对声波而言的慢波——重力内波。 对于有气象意义的运动而言,声波是一种“噪音”,必须从运动方程中把它滤掉。文中指出,由于静力偏差(非静力平衡)对小尺度运动的发展具有重要的意义,一般用静力平衡来消除声波的方法对小尺度运动并不适用。文中提出了三种不同的消除声波的方法,即1)不可压缩条件的应用;2)将解按参数ε’(=V~2/gL)的冪次展开; 3)平衡方程的应用。同时分析了这三种不同滤波方法所带来的误差程度。 作为初值问题,研究了当在某一时刻在大气有限区域内的扰动破坏了静力平衡后所激发出的声波的频散性质,指出,从静力平衡的破坏到其种平衡状态的建立,场的这一适应过程完成得极其迅速。 最后,利用所提出的滤波方法,建立了滤掉声波后的二维非线性运动方程组。