《动力气象学》电子教案一编蓍、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 设扰动有单波解 (4.26) 代入(4.25)式得: c=±,|C2 即为惯性一重力外波,是频散波。有限区域的非地转运动,产生地转偏差扰动,激发出惯性一重力 外波,通过该波动频散非地转能量,从而重建(恢复)地转平衡。 L 图4.5地转适应机制 2适应过程的物理机制 设初始在x≤L内的非地转状态为:只有风场(南风),没有相应的气压场支持,即: l==0,vl=0>0, =0 (4.28) 方面,vn>0(南风)(424)2>0aL0=0u>0(西风,即南风在科氏力的作用下 将产生西风,在原区域的右边产生水平辐合(质量堆积)→右边自由面升高(>0);同时左边水平 辐散(质量减少)→左边自由面降低(<0),因而形成气压梯度(>0)。 另一方面:南风产生的西风又在科氏力作用下,会产生北风分量,从而削弱原来的南风 综合气压场和流场两方面的变化趋势:流场随时间减小,气压场从无到有,所以经过一定时间,两者 可以达到地转平衡,此时西风达到最大值。由于惯性,以后流场继续减小,气压场继续增大,则一<0, l减小…如此往复循环,围绕地转平衡(=)位置进行振荡,通过水平辐合、辐散交替变化,使得 地转偏差扰动激发出惯性重力波,通过此波动的频散作用,使初始时刻集中在有限区域的非地转扰动能量 散布到无限区域,从而使原来的非地转扰动还渐减弱、消失,地转平衡得以重建(或恢复)。《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 7 设扰动有单波解： i kx ct ( ) u Ue − = （4.26） 代入（4.25）式得： 2 2 0 f c C k ⎛ ⎞ =± ± ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ （4.27） 即为惯性—重力外波，是频散波。有限区域的非地转运动，产生地转偏差扰动，激发出惯性—重力 外波，通过该波动频散非地转能量，从而重建（恢复）地转平衡。 图 4.5 地转适应机制 2 适应过程的物理机制 设初始在 x ≤ L 内的非地转状态为：只有风场（南风），没有相应的气压场支持，即： 0 0 0 | 0, | 0, 0 t t t u v x φ = = = ∂ => = ∂ (4.28) 一方面， 0 | 0 t v = > （南风） 1 (4.24) JJJJJJJG 0 0 t u t > ∂ > ∂ 0 0 | 0| 0 t t u u = > = > JJJJJJJJG （西风），即南风在科氏力的作用下 将产生西风，在原区域的右边产生水平辐合（质量堆积）→右边自由面升高（ 0 t ∂φ > ∂ ）；同时左边水平 辐散（质量减少）→左边自由面降低（ 0 t ∂φ < ∂ ），因而形成气压梯度（ 0 x ∂φ > ∂ ）。 另一方面：南风产生的西风又在科氏力作用下，会产生北风分量，从而削弱原来的南风。 综合气压场和流场两方面的变化趋势：流场随时间减小，气压场从无到有，所以经过一定时间，两者 可以达到地转平衡，此时西风达到最大值。由于惯性，以后流场继续减小，气压场继续增大，则 0 u t ∂ < ∂ ， u 减小……如此往复循环，围绕地转平衡（V V= g ）位置进行振荡，通过水平辐合、辐散交替变化，使得 地转偏差扰动激发出惯性重力波，通过此波动的频散作用，使初始时刻集中在有限区域的非地转扰动能量 散布到无限区域，从而使原来的非地转扰动逐渐减弱、消失，地转平衡得以重建（或恢复）