Wave-CISK的一个斜压半地转模式和低频振荡

本文建立了一个描写低纬大气运动的斜压半地转的wave-CISK模式,其中引入了一个反映CISK机制的无量纲的凝结潜热参数η(z),并求得了η=0和η≠0条件下wave-CISK模式的解析解,理论研究进一步说明wave-CISK机制对于大气低频振荡起重要的作用。

正压准地转模式中大地形作用下的低频波

利用包含大地形和常速纬向基本气流的正压准地转位涡度方程，研究了大地形对低频波激发的作用，结果表明，起作用的地形因子主要是地形的最大高度和地形坡度．地形最大高度的作用主要是使Ｒｏｓｓｂｙ波趋向低频，而地形坡度的作用主要是对Ｒｏｓｓｂｙ波的稳定性起决定作用，同时适当的地形坡度也可导致低频波的形成．而常速纬向基流在总体上的作用是使波动变得趋向低频，且西风基流更有利于低频（３０～６０天）波的形成．从纬向波数上看，纬向３波以上的波动更容易出现低频（３０～６０天）．

半地转模式中非线性慢行波解的研究

本文讨论了在半地转近似下带有Ｒａｙｌｅｉｇｈ摩擦并以静止流体为背景的非线性Ｒｏｓｓｂｙ行波解的存在性。研究表明：当μ＝０时存在孤波解和周期解；当０＜μ＜μ０时存在振荡型行波解；当μ≥μ０时存在单调行波解，特别在一组特定参数下，导出了单调行波解的解析表达式。最后指出：对于中纬地区，且Ｃｘ（波速）远大于Ｃｘ（临界波速）时，系统易产生振荡型行波解；对于高、低纬地区，且Ｃｘ接近Ｃｘ时，系统易产生单调行波解。

正压半地转模式中的非频散周期解

本文求得正压半地转模式中非线性正压Rossby波的非频散周期解的存在条件与解。论证了Taylor展开的可能性，并给出了相应的无量纲a判据。最后给出了非线性特征波动的波速公式及波参数间的一些诊断关系。

地形效应下正压准地转模式的能量守恒

基于正压大气模式,研究了地形对大气能量的影响.首先,利用尺度分析方法,将正压模式方程组无量纲化.然后,选定一个合适的小参数,再用小参数展开,依次得到无量纲的正压模式方程组的零级和一级近似方程.获得了地形效应下的正压准地转位涡方程.最后通过新的位涡方程推导了能量守恒的结论.并进一步从能量的角度分析和解释了地形对西风的影响.

三波作用下准地转模式的周期轨道存在性

鉴于准地转模式和n≥3动力系统周期轨道存在性对湍流结构的重要性,对模式的4个鞍型平衡点所对应的同(异)宿轨道进行了分析。结果表明:在Poisson辛叶上,模式除了存在4条同(异)宿轨道外,对于每一个中心型平衡点,均存在一列周期轨道环绕对应的中心。通过对扰动系统中心型平衡点附近周期轨道的讨论,获得了原始三波作用下准地转模式周期解存在的条件。

隐式等权重粒子滤波在高维准地转模式中的特性研究

粒子滤波自从被引入资料同化领域以来,对于高维系统存在的粒子衰退问题一直困扰着资料同化领域的研究。隐式等权重粒子滤波(Implicit Equal-Weights Particle Filter,IEWPF)通过在高维的状态空间维数的前提下,隐式从每个粒子都具有特殊协方差的提议密度中进行采样,构建等权重的粒子集合,从而解决高维系统的粒子衰退问题。通过在高维准地转模式中应用IEWPF方法,验证了IEWPF的系统一致性和资料同化效果。通过对水平动能谱的检验,验证了IEWPF可以保持系统的原始平衡特性。通过IEWPF与等权重粒子滤波(Equivalent Weights Particle Filter,EWPF)的对比试验发现,两者的资料同化分析场非常接近,但在运行效率上,IEWPF远优于EWPF。同时,IEWPF也为解决一系列的资料同化问题,比如参数估计,提供了新的解决途径。

三波作用下准地转模式的Hausdorff维数估计

通过半群算子的研究方法,对三波作用下准地转模式的整体吸引子进行了讨论,并刻画了模式长期行为的拓扑结构。在讨论整体吸引子存在性的基础上,对吸引子的Hausdorff维数的上界进行了估计。结果表明:当大气环流在纬向上为一个波,在经向上为两个波时,若无强迫加热,其Hausdorff准数d_H≤2.994;当在扰动方向上考虑强迫加热H_1=0.4,H_3=0.7,其Hausdorff维数d_H≤2.9996。

海洋1.5层约化重力准地转模式的并行化

并行计算技术是高性能并行计算系统中的一个研究热点,本文首先介绍了并行计算的基本概况,并将基于MPI的并行计算技术引入到海洋1.5层约化重力准地转模式并行化的研究中,然后详细介绍了准地转模式的并行方案和实现过程,并通过数值试验证明了并行后的计算效果有显著提高。

一维半地转浅水模式反演的理论分析和数值试验

本文利用变分伴随方法,结合正则化思想,对一维半地转浅水模式中各参量的反演进行了理论分析和数值试验。文中首先利用伴随方法导出了进行反演时所需的各参量的泛函梯度,然后就初边值和模式参数的联合反演问题进行了数值试验。试验结果表明,采用正则化后,模式参数反演的结果明显优于未采用正则化时反演的结果。

经验正交函数与广义数值环境模式重构声速剖面的比较

本文利用Argo资料对经验正交函数(EOF)和GDEM模式拟合声速剖面的效果进行了比较。结果表明,两种方法都能较好地重构局地声速剖面。EOF方法的拟合精度与选取的EOF阶数有关,阶数越高,精度越高;GDEM模式的拟合精度介于EOF的前5阶到前10阶之间。EOF易受到样本数量和采样深度的限制,难以提供完整的声速剖面;而GDEM模式能够将剖面扩展到更深的深度,与仅有上层海洋采样数据的声速剖面相比,结合深海水团的信息可使拟合结果达到更高的精度。

位涡及位涡反演

对位涡概念发展史进行了总结并给出位涡反演原理 ,讨论了不同近似模式的位涡表达式及其拉格朗日守恒形式 ;对位涡特性研究方面的新成果作了总结 ;考察大量应用实例并指出存在的不足 ;

基本流场切变对赤道长Rossby波的影响

文中应用赤道β平面近似 ,建立一个简单的斜压大气半地转模式 ,在热力学方程中引入表征基本位温场 (θ)经向分布特征的无量纲参数 σ,对线性化的扰动方程进行了频率分析 ,研究基本位温场经向非均匀分布以及基本气流垂直切变对赤道纬向超长尺度 Rossby波动的影响 ,并指出仅考虑基本气流垂直切变或者基本位温场变化的作用是不合适的。定性分析结果表明 :基本位温场经向温差必然有基本气流垂直切变与其相匹配 ,而基本气流垂直切变将导致赤道长

回溯时间积分格式的有效性研究

采用正压准地转模式作为动力核，用Ｒｏｓｓｂｙ—Ｈａｕｒｗｉｔｚ波函数作为理想场，同时使用回溯时间积分格式和普通中央差格式进行数值试验。结果表明，在短时积分的情况下，回溯格式能减小数值解误差１～２个量级，而且它对时间步长的增大不敏感。因此使用回溯格式可以减少积分计算量，延长积分时效。

斜压大气亚临界不稳定的数值试验

利用一个由表面摩擦和辐射张弛强迫驱动的斜压准地转两层模式作数值试验 ,来研究斜压大气中的亚临界不稳定现象。试验结果表明 ,当无量纲量β≥ 0 .2 5时 ,斜压两层大气中能够发生亚临界不稳定现象。亚临界不稳定现象的发生与初始扰动的选择有关。科氏参数的经向梯度的大小又是影响斜压稳定性强度的一个重要因子 ,其值越大 。

谈谈数值预报模式

一、什么叫模式 在数值预报中扮演主角的是所谓模式,什么叫做数值预报模式呢?简单地说,模式就是进行预报的数学计算方案。这种方案首先包括预报方程及其适定条件(如边界条件与初始条件);其次是解方程的具体方法;因为求数值解还需设计一定的水平网格;根据预报的要求和资料条件确定适当的空间层次等,这些内容的整体就称为模式。由于这些内容有差别,所以模式也是各种各样的。

大尺度凝结加热与暖锋锋生

利用假湿绝热假定，导得简化的半地转湿锋生模式，利用该模式讨论大尺度凝结加热对暖锋锋生过程的影响。计算结果显示，大尺度凝结加热对暖锋锋生过程具有明显的加强作用，增大锋生率，增强上升运动速度，缩小上升运动区的范围，使之更具有中尺度特征；它还使非地转越锋环流得到增强并发生倾斜。

青藏高原和中国东部汛期环流

本文试图通过讨论地形对流体运动的影响,说明青藏高原对东亚大气环流的动力作用。带地形的线性化正压原始方程的分析指出,地形存在时,虽然有地转绕流的平衡态,但是,从任意初态演变的结果不一定趋于该终态。流体运动的过程和结果都已明显区别于一般大气适应过程。本文设计了一个三层半球准地转模式,用于模拟青藏高原对我国东部汛期环流的影响。模拟得到的环流对应着华南、江淮、华北的雨季形势。

文摘

(英文文献)WRF中尺度数据同化系统在2007-2009年春季强天气事件中的应用——Application of a WRF mesoscale data assimilation system to springtime severe weather events2007-09.Monthly Weather Review,2012,Vol.140,No.5.

阻塞理论

1.罗斯贝波 1.1驻波模式讨论阻塞理论的合适起点是北半球12-2月对流层上部的平均流场。北美东海岸有一个西风急流中心,北非有一个急流的最大值延伸进入北美东海岸的主急流区。大洋西部中纬度有两个西风最小区域,它相当于流函数等值线的分流。这就是北半球的阻塞区域。