岛屿地形对涡旋Rossby波传播影响的研究

首先在静止基本状态下,从线性f平面极坐标浅水方程出发,利用WKB方法求解方程,在理论上给出了一类由于地形βeff作用引起的Rosbby波的传播特征解,此类Rossby波类似于涡旋Rossby波(VRW),其中地形βeff作用与台风涡旋基态的垂直相对涡度径向梯度作用相似,此分析解可帮助理解地形对涡旋Rossby波的影响作用.在此基础上,利用一个高分辨率的浅水模式具体讨论了圆形、类似于台湾岛屿椭圆地形对VRW传播以及结构特征变化的影响.结果表明,地形对VRW的传播速度,台风内区的非对称结构的变化均构成影响.当台风位于地形东南一定距离处,与无地形相比,涡量向内向外传播均增强,扰动能量增大,涡量环绕地形中心沿等高线顺时针方向移动,局域风速增大,并形成尺度为几十公里左右的强局域风速区,平均风速减小.     

地形坡度对基流中地形Rossby波振幅的影响

 利用考虑地形作用的浅水波模式对基流中地形Rossby波振幅特征进行了数值计算.结果表明,地形坡度对地形Rossby波振幅具有增幅作用,在强基本气流中,增幅作用更明显,地形坡度的作用还使地形Rossby波最大振幅中心位置北移.     

地形Rossby波相速和稳定性数值计算

目的 利用考虑地形影响的浅水波模式研究地形坡度对地形Rossby波相速和稳定性的影响。方法 对特征值问题形式的卢平面通道内波动控制方程离散化后进行数值计算，求出地形Rossby波相速和增长率的数值解。结果 地形坡度越大，扰动波长越长，地形Rossby波相速越慢，当扰动波长和地形坡度大于一定值后，地形：Rossby波将呈现准定常特征，甚至出现向西传播。结论 考虑了地形坡度作用以后，地形Rossby波相速将减小，并且有可能出现不稳定增长，最不稳定波长随基本气流强度的增强而增加，当基本气流流速为10m／s(20m／s)时，最不稳定波长约为2400～2500km(3000km)。     

地形强迫下的Rossby波和Pseudo—Rossby波

本文在半地转近似下，用相角函数和微分方程图分析的方法，讨论了地形强迫下非线性Rossby波方程中存在Rossby波和Rseudo-Rossby波解的坡徒条件和初始场扰动条件。     

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Schrodinger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．     

地形及标量非线性作用下的Rossby孤立波机制研究

地形及标量非线性作用下的Rossby孤立波具有不同的演化机制,为理解及解释实际大气运动提供了一定的理论依据。首先,从具有球面效应下的地转平衡和浅水模型出发,利用尺度分析等手段得到了具有标量非线性项意义下的位势涡度守恒方程。其次,利用多重尺度及摄动展开法,推导了非线性Rossby孤立波振幅演变所满足的Gardner方程。通过定性分析及定量数值计算模拟了Rossby孤立波的生成、发展过程。揭示了地形、标量非线性在Rossby孤立波的激发和传播中有着重要作用。     

斜压大气中的Rossby和赝Rossby波

本文在半地转近似下,运用波动方程行波解的常微分方程分析,讨论了斜压大气中的Rossby波和赝疆Rossby波问题。     

地形强迫下的Rossby波和Pseudo—Rossby波

本文在半地转近似下,用相角函数和常微分方程相图分析的方法,讨论了地形强迫下非线性Rossby波方程中存在Rossby波和Pseudo-Rossby波解的坡陡条件和初始场扰动条件.     

Rossby涡旋的旋转浅水实验模拟及模型方程解

在具有自由表面的旋转抛物面浅水实验系统上进行了可重复的系列模拟实验，在旋转随动坐标系中拍摄的照片和功率谱分析表明，确有大尺度持续存在的涡旋产生、漂移与演化。受多次实验的启发，从流体动力学基本方程出发，在一定的实验条件下提出一个半经验模型，近拟求出了Rossby弧立波涡旋解。     

大气中的非线性Rossby波和Rseudo—Rossby波（Ⅰ）正压大气情形

本文利用相角函数和常微分方程相轨线分析方法，讨论了半地球近似下正压Rossby波的存在和求解问题；结果表明：在描述Rossby波的方程中，除了具有通常意义的Rossby波解外，还存在一支Pseudo-Rossby波解；而且正压Rossby波的频率对一定的波动有一确定上界，这个上界由大气平均厚度与地理纬度确定；同时也分析了波动特征参量与拟能及地理参数之间的关系。     

大气中非线性Rossby波和Pseudo—Rossby——(Ⅱ)斜压大气情形

本文利用文(1)中的方法,讨论了半地转近似下斜压Rossby波的存在和求解问题,分析表明,在描述Rossby波的方程中,除了具有通常意义的Rossby波解外,还存在一支Pseudo—Rossby波解.     

大气中的非线性Rossby波和Pseudo-Rossby波——(Ⅰ)正压大气情形

本文利用相角函数和常微分方程相轨线分析方法,讨论了半地转近似下正压Rossby波的存在和求解问题;结果表明:在描述Rossby波的方程中,除了具有通常意义的Rossby波解外,还存在一支Pseudo-Rossby波解;而且正压Rossby波的频率对一定的波动有一确定上界,这个上界由大气平均厚度与地理纬度确定;同时也分析了波动特征参量与拟能及地理参数间的关系.     

旋转正压纬向流中的非线性Rossby波

本文利用多重尺度摄动方法,研究了非均匀纬向流中的非线性Ｒｏｓｓｂｙ波,发现了它的波包满足非线性Ｓｃｈｒｏｄｉｎｇｅｒ方程,并讨论了其弱非线性解和驻波存在的条件．     

涡旋波干涉振幅全息图的计算机制作

根据数学模型,借助计算机语言编程制作了涡旋波干涉的振幅全息图.结果表明:涡旋波分别与平面波和球面波干涉,形成叉形光栅和螺旋环形光栅全息图样,且图样分布随涡旋波拓扑荷值的变化而变化.当拓扑荷值由正整数变为负整数时,叉形光栅的开口方向和螺旋环的旋转方向发生反转;当拓扑荷值变为分数时,全息图样发生不同程度的位错.该全息图可作为振幅掩模或直接加载于液晶空间调制器,用于生成涡旋光束.     

浙江地形对台风Khanun影响的数值试验和机理分析

以2005年严重影响我国华东地区的登陆台风Khanun为研究对象,利用MM5模式对其登陆浙江过程进行了数值模拟,通过模拟结果和实况的对比表明,模式对台风路径和降水的模拟是成功的,在台风移向移速、暴雨强度和落区上与实况十分吻合,但在台风强度模拟上则较实况偏小.在控制试验比较成功的基础上,本文还设计了3个敏感性试验,分析了浙江地形对台风路径、强度和降水的影响及其机理,它们分别为地形加倍、减半和无地形试验.试验结果表明,浙江地形对台风Khanun移动路径没有显著影响,这可能与浙江地形高度较低和环境场强引导气流有关.在降水强度上,浙江地形对暴雨的增幅作用十分显著,由地形强迫产生的降水和地形走向相一致.迎风坡由于地形动力抬升作用有利于上升运动加强,使得对流发展旺盛,降雨量增加,背风坡降雨量减少,浙江中北部沿海地区由于地形强迫产生了与台风环流同位向的扰动使得台风环流明显增强,形成暴雨中心.有无地形影响下的螺旋度对比显示,暴雨增幅区与低层正螺旋度差值区和高层负螺旋度差值区相对应,螺旋度差这种高低层耦合是触发和维持台风暴雨的动力机制,有利于台风螺旋结构的维持和强降水的发生.     

台风内中尺度混合波的动力学特征

用模拟台风的高分辨率模式输出资料反演的雷达回波和扰动物理量进行诊断,揭示了台风内中尺度螺旋雨带及嵌在其中的深对流带的结构和传播特征;根据台风不同区域物理量特征尺度的差异,分析了眼壁区低层的超梯度流非平衡现象;在此基础上,用柱坐标下中尺度斜压模型的波动频散关系证明扰动具有混合涡旋Rossby-重力惯性波的性质,并指出切向基流的涡度梯度是混和型扰动的发展因子.     

涡旋齿数对多齿涡旋压缩机性能的影响

建立适用于任意齿数的多齿涡旋盘通用几何模型,得到压缩机吸气量、压缩比及相对滑动速度等性能参数随涡旋齿数的变化规律,讨论齿厚、齿高和节距等涡旋盘结构参数的制约条件和齿数对涡盘性能的影响,并对圆渐开线与正多边形渐开线作为多涡旋齿齿壁型线的区别进行分析对比.结果表明:与单涡旋齿涡旋压缩机相比,当基圆?膊 半径不变时,多涡旋齿相对滑动速度明显减小;当节距不变时,多涡旋齿吸气量明显增加;多齿涡旋压缩机可同时提高排气量、减小压缩机外形尺寸和摩擦损失,更适用于较大吸气量的应用场合.     

地形对莆田市气候的影响初探

气候是地理环境中最重要的构成因素。莆田市位于我国东南沿海地区,境内地形复杂,气候资源丰富。在影响气候的因素中地形是个重要因素,本文针对莆田市的地形,选取有气象观测资料的三地进行对比,分析地形对莆田市气候的影响,提出开发气候资源的见解。