Rossby参数β在涡旋Rossby波中的作用

利用尺度分析方法得到Rossby参数β在强涡旋中有着不可忽略的作用。在无基本气流径向切变的涡旋系统中,在Rossby参数β的作用下有涡旋Rossby波出现。由于涡旋Rossby波存在,从而破坏了涡旋系统的轴对称性,表现出非轴对称特征。在考虑切向基本气流的涡度径向变化时,涡旋Rossby波的频散关系同时包含了切向基本气流涡度径向切变项和β项的作用。一般情况下涡旋Rossby波在切向基本气流涡度径向切变的作用下有向外频散能量的特性,而β项的作用随方位角θ而变化,使涡旋能量频散不对称。

考虑β变化下的Rossby波

本文考虑了Rossby参数β随纬度的变化并引进了γ参数γ≡-dβ/dy=2Ωsin(?)/a^2.同时把β平面近似扩展为含γ参数的近似:f=f_0+β_0y-γ_0y^2/2.这就更接近实际,特特是在较高纬度地区.本文着重研究了γ参数对Rossby波的作用.研究指出:γ参数在较高纬地区有较强的作用.它可以形成纯γ参数所产生的Rossby波,并给出了在一般情况下的包含β变化的Rossby波相速公式,它在γ_0=0时退化为著名的Rossby公式.研究还指出:考虑了β的变化,即便基本气流(?)是y的线性函数也可以出现不稳定,但γ参数通常对Rossby波起稳定的作用.而且,它影响Rossby波的经向尺度和等位相线的结构,但都减缓Rossby波的增长或衰减.

带β项的非线性涡旋Rossby波的演变过程

利用多重尺度摄动法,推导出当考虑Rossby参数β作用时,非线性涡旋Rossby波的波包振幅的演化方程是非线性的Schr¨odinger方程.对受Rossby参数β影响的涡旋Rossby波的本征值问题进行分析,指出Rossby参数β对涡旋Rossby波传播的影响.