《动力气象学》电子教案一编著、主讲:成都信息工程学院大气科学系李国平教授制作:林蟒、李国平 h (7.t 图3.7重力外波产生的物理机制 13重力外波产生的物理机制 由于某种原因,自由面有起伏《垂直扰动)在A点,h>0=边>0,则A点自由面较邻近点 自由面高→A点附近形成的沿x方向的位势梯度力, g>0(340)2>0(A点附近形 成沿x方向的加速度)→(设l=0)ub0>0,产生水平扰动。 另一方面,,Oh c>0(点自由面离)→a>0341)ax<0,A点附近有水平质量辐合→A 点右方的B点自由面升高(h>0)-…(循环过程同上)初始时刻首先在A点形成的垂直扰动将向右(同 时也向左)传播开来,从而形成重力外波 外部条件:边界面上要有垂直扰动。内部条件:垂直扰动在重力作用下,使水平气压(位势)梯度 改变及伴有的水平辐合、辐散的交替变化 14滤除重力外波的条件 1)假定大气上、下边界是刚体(固壁)边界即上、下边界条件是齐次的(vL==y=0) 2)假定大气是水平无辐散的; 3)假定大气是地转运动的 4)假定大气作纯水平运动("=0) 2.重力内波 又分为两类:1)切变重力内波:发生在不同密度的两层流体交界面上,也称分界面波( interfacial wave),或K-H波( Kelvin- Helmhotz wave);2)层结重力内波:在稳定层结下,空气质点受到扰动 后偏离平衡位置,在重力作用产生的波动。本章讨论的重力内波为层结重力内波。《动力气象学》电子教案 －编著、主讲：成都信息工程学院大气科学系 李国平教授 制作：林蟒、李国平 3 图 3.7 重力外波产生的物理机制 1.3 重力外波产生的物理机制 由于某种原因，自由面有起伏（垂直扰动）在 A 点， ' ' ' 0, 0 dh h w dt > => ，则 A 点自由面较邻近点 自由面高→A 点附近形成的沿 x 方向的位势梯度力， '' ' 0 (3.40) 0 h u g xx t ⎛ ⎞ ∂∂ ∂ φ ⎜ ⎟ − =− > > ⎝ ⎠ ∂∂ ∂ JJJJJJG （A 点附近形 成沿 x 方向的加速度）→（设 ' ' 0 0 | 0) | 0, t t u u = > = > 产生水平扰动。 另一方面，∵ ' 0 h t ∂ > ∂ （A 点自由面高） ' ' 0(3.41) 0 u t x ∂ ∂ φ →> < ∂ ∂ JJJJJJJG ，A 点附近有水平质量辐合→A 点右方的 B 点自由面升高( ) ' h > 0 .....（循环过程同上）∴初始时刻首先在 A 点形成的垂直扰动将向右（同 时也向左）传播开来，从而形成重力外波。 外部条件：边界面上要有垂直扰动。内部条件：垂直扰动在重力作用下，使水平气压（位势）梯度 改变及伴有的水平辐合、辐散的交替变化。 1.4 滤除重力外波的条件 1） 假定大气上、下边界是刚体（固壁）边界，即上、下边界条件是齐次的( ) ' ' 0 | |0 w w z zh = = = = ； 2） 假定大气是水平无辐散的； 3） 假定大气是地转运动的； 4） 假定大气作纯水平运动( ) ' w = 0 。 2. 重力内波 又分为两类：1）切变重力内波：发生在不同密度的两层流体交界面上，也称分界面波（interfacial wave），或 K H− 波（Kelvin-Helmhotlz wave）；2）层结重力内波：在稳定层结下 ，空气质点受到扰动 后偏离平衡位置，在重力作用产生的波动。本章讨论的重力内波为层结重力内波