大气流场的拓扑结构

用简化的大气运动方程,定性分析了大气中几种常见天气系统流场的拓扑结构. 研究表明,气旋反气旋流场与中心点附近的流形相对应;长波演化形成阻塞高压流场,与鞍点和中心点从合并到分离的流形相对应;台风和龙卷风的流场与三维空间中鞍-焦点附近的流形相对应. 研究大气流场的拓扑结构,可以直观清晰地揭示大气运动的形态和形成机理,有助于认识大气运动的规律. 文中讨论基于一定假设,结果与实际大气有差异,因而具有局限性.     

龙卷风的漏斗结构理论

龙卷风是大气中风速和垂直速度极大的小尺度系统.本文用气压梯度力、惯性离心力、黏性力三力平衡的柱坐标(r,θ,z)下的大气动力和热力学方程组,求龙卷风的三维速度场(vr,vθ,vz),从理论上绘制出龙卷风的三维漏斗型结构.充分说明龙卷风由涡旋流和急流这两种流叠加而成,涡旋流是由惯性离心力造成的,急流是由水平辐合辐散而引起的强对流.龙卷风是在极端不稳定的大气层结中形成的.     

Nonlinear Atmospheric and Climate Dynamics in China （2003-2006）： A Review

Recent advances in the study of nonlinear atmospheric and climate dynamics in China （2003 2006） are briefly reviewed. Major achievements in the following eight areas are covered： nonlinear error dynamics and predictability; nonlinear analysis of observational data; eddy-forced envelope Rossby soliton theory; sensitivity and stability of the ocean＇s thermohaline circulation; nonlinear wave dynamics; nonlinear analysis on fluctuations in the atmospheric boundary layer; the basic structures of atmospheric motions; some applications of variational methods.     

从二维地转风到三维涡旋运动

给出了大气三维涡旋运动基本态所满足的简洁的偏微分方程. 大气涡旋运动存在低压辐合上升和高压辐散下沉的基本状况，基本态的三维速度场可以用流函数和对流速度势分解，且具有螺旋结构. 当Reynolds数Re→∞时，涡旋运动就化为地转风，涡旋运动近似就化为地转风近似.     

大气边界层湍流温度序列的信息熵分析

利用大气边界层内近地面的大气湍流温度时间序列，运用功率谱分析、信息熵分析等方法，分析了大气边界层内近地面的大气湍流特点，并对稳定层和不稳定层的大气湍流进行了对比。结果表明，信息熵和功率谱指数是区别稳定层结和不稳定层结大气边界层湍流特征的指标，对造成两者之间的差别做出了对应的解释。     

大气边界层湍流速度场的层次结构分析

对大气边界层的速度脉动时间序列进行了统计分析,发现在大气边界层湍流场中存在She-Leveque(SL)层次相似律,以及在水平速度场、垂直速度场和不同条件下垂直速度场的层次相似律所满足的情况不同,并给出了对应的可能解释.结果指出大气边界层自组织结构的复杂性以及层次相似律对大气边界层湍流脉动描述的有效性.     

基本气流的垂直切变作用下的低纬低频波

在低纬地区,风速的垂直切变也是很明显的,作者解释了这些纬向气流的垂直切变对低纬长波性质以及对不同模态的相互作用的影响,并且发现切变对低纬波动的影响具有明显的选择性.     

北京地区气候变量的多分形特征研究

在气候系统的变量时间序列中往往存在着不同尺度间的自相似结构,这种自相似结构,又称为分形的特征.本文运用多分形去趋势波动分析方法(MF-DFA),分析北京市近50年来不同气象变量的逐日序列,并用一个扩展的二项式串级模式来分别估计其多分形谱.结果表明,平均气温等变量表现出多重分形的特征,并且多分形谱宽一致.而气温日较差和日照时数则表现出单分形的特征.且这种分形特征与长程记忆性相关,为中长期气候预测提供了理论基础.     

中国地区日照时数近50年来的变化特征

根据国家气象信息中心给出的逐日日照时数资料, 利用经验正交函数分解(EOF)和Mann-Kendall方法分析了1956～2005年中国地区日照时数的变化趋势、突变情况、时空分布和季节变化特征。研究表明:中国绝大部分地区近50年来日照时数总量呈减少的趋势, 在1980年前后大部分观测站显示有突变, 20世纪 90年代之后减少趋势有所缓解, 保持在稳定偏低的状态;此类变化趋势在东南地区较西北地区更为显著。且日照时数的上述变化主要由于夏季日照的变化造成的。     

RADIATIVE COOLING AND BROADBAND PHENOMENON IN LOW-FREQUENCY WAVES

In this paper, we analyze the effects of radiative cooling on the pure baroclinic low-frequency waves under the approximation of equatorial β-plane and semi-geostrophic condition. The results show that radiative cooling does not, exclusively, provide the damping effects on the development of low-frequency waves.Under the delicate radiative-convective equilibrium, radiative effects will alter the phase speed and wave period,and bring about the broadband of phase velocity and wave period by adjusting the vertical profiles of diabaticheating. When the intensity of diabatic heating is moderate and appropriate, it is conductive to the development and sustaining of the low-frequency waves and their broadband phenomena, not the larger, the better. The radiative cooling cannot be neglected in order to reach the moderate and appropriate intensity of diabatic heating.