大氣中非線性亞臨界不穩(wěn)定的研究.pdf

1、該文利用解析方法導得了大氣中非線性斜壓亞臨界穩(wěn)定性判據和對稱亞臨界穩(wěn)定性判據;并分別用數值試驗方法分析了斜壓亞臨界不穩(wěn)定的影響因素以及亞臨界對稱不穩(wěn)定在一場暴雨過程中所起的作用,提出了產生暴雨的新的物理機制.主要結論如下:1.從含Ekman摩擦的二層非線性準地轉斜壓渦度方程出發(fā),提出了一種新的廣義能量作為Lyapunov函數,導出了非線性斜壓亞臨界穩(wěn)定性判據.2.利用一個由表面摩擦和輻射張弛強迫驅動的斜壓準地轉兩層模式作數值試驗,來研究

2、斜壓大氣中的亞臨界不穩(wěn)定現象.3.從含摩擦耗散的f平面上Boussinesq近似下的非線性方程組出發(fā),提出了一種新的廣義能量作為Lyapunov函數,導得了一種新的非線性對稱穩(wěn)定性判據:即不僅耗散系數大于某一臨界值而且同時初始擾動振幅小于另一臨界值.4.利用MM5V3中尺度模式作2003年7月4日20時至5日20時這場暴雨的數值試驗,結果表明:(1)非線性亞臨界對稱不穩(wěn)定可能是這場暴雨形成的重要機制之一.(2)擾動風場的增長與降水的增長

3、關系密切,擾動風場的增長有超前于降水增長的情況.非線性亞臨界對稱不穩(wěn)定的增強可能使降水增強.(3)降水區(qū)和暴雨中心主要位于200hpa高空急流軸南側和850hpa低空急流軸北側之間;非線性亞臨界對稱不穩(wěn)定與高空急流關系密切,它可能觸發(fā)高空急流核的形成;它與低空急流關系也很密切,它的出現可能引起低空急流的出現.(4)非線性亞臨界對稱不穩(wěn)定主要發(fā)生在中高層上,它使線性對稱穩(wěn)定的大氣變?yōu)椴环€(wěn)定.(5)非線性亞臨界對稱不穩(wěn)定擾動的e折時間和空間