大气波谱分析及其不稳定性 第1卷 二维旋转层结大气中的扰动

第1章 绪论 1

1.1 旋转层结大气波谱研究的历史和现状 1

1.1.1 大气运动中特征波动的研究 1

1.1.2 大气稳定性的研究 3

1.2 传统的大气运动尺度划分 5

1.3 本卷书的撰写目的和内容 6

第2章 二维旋转层结大气中的β中尺度扰动数学模型 7

2.1 引言 7

2.2 数学模型和计算方法 7

2.3 绝热且基本流为常数时的谱和谱函数 11

2.3.1 层结参数为常数 11

2.3.2 层结参数非常数 15

2.4 本章小结 16

第3章 垂直切变基流中波动的理论分析 17

3.1 引言 17

3.2 波谱分析 17

3.2.1 三支波动连续谱区完全不相重叠的情况 18

3.2.2 两支波动连续谱区重叠的情况 19

3.2.3 三支波动连续谱区重叠的情况 20

3.3 临界层的分布 21

3.3.1 三支波动连续谱区完全不相重叠的情况 21

3.3.2 两支波动连续谱区重叠的情况 21

3.3.3 三支波动连续谱区重叠的情况 22

3.4 临界波长与运动尺度划分判据 22

3.4.1 临界波长 22

3.4.2 运动尺度划分判据 22

3.5 本章小结 24

第4章 垂直切变基本流中波动的数值分析 25

4.1 引言 25

4.2 绝热线性垂直切变基本流中的计算结果 25

4.2.1 三支波动连续谱区互不重叠的情况 26

4.2.2 两支波动连续谱区重叠的情况 29

4.2.3 三支波动连续谱区重叠的情况 32

4.2.4 涡旋-重力惯性混合波理论的提出 35

4.3 绝热非线性垂直切变基本流中扰动的计算结果 38

4.3.1 三支波动连续谱区互不重叠的情况 40

4.3.2 两支波动连续谱区重叠的情况 42

4.3.3 三支波动连续谱区重叠的情况 45

4.4 非绝热环境下扰动的计算结果 48

4.4.1 假绝热过程中的波谱分析 48

4.4.2 Wave-CISK下的波谱分析 52

4.5 本章小结 58

第5章 绝热垂直切变基本流中的不稳定 60

5.1 引言 60

5.2 半圆定理 60

5.2.1 半圆定理推导 60

5.2.2 半圆半径及增长率的上限 62

5.3 线性垂直切变基流中的不稳定 65

5.3.1 Richardson数对不稳定的影响 65

5.3.2 Richardson数大于0.95的情况 68

5.3.3 Richardson数小于0.95的情况 81

5.4 非线性垂直切变基本流中的不稳定 86

5.4.1 Richardson数对不稳定的影响 86

5.4.2 最小Richardson数大于0.95的情况 88

5.4.3 最小Richardson数小于0.95的情况 103

5.5 本章小结 106

第6章 非绝热垂直切变基本流中的不稳定 107

6.1 引言 107

6.2 假绝热过程中的不稳定分析 107

6.2.1 常数基本气流时的情况 107

6.2.2 线性垂直风切变基流的情况 109

6.2.3 垂直风切变对不稳定的影响 117

6.3 Wave-CISK下的不稳定分析 118

6.3.1 天气尺度情况 119

6.3.2 α中尺度情况 120

6.3.3 β中尺度情况 123

6.4 本章小结 123

附录：大尺度到β中尺度问题的研究小结 124

第7章 γ中尺度划分判据和波动分析 126

7.1 引言 126

7.2 尺度划分的判据 126

7.3 无基流的情况 129

7.4 对称型扰动的情况 131

7.5 线性垂直切变基本流中非对称型扰动的情况 134

7.5.1 不稳定扰动相速的估计 134

7.5.2 半圆定理和增长率的估计 135

7.5.3 数值方法 137

7.6 非线性垂直切变基本流中非对称型扰动的情况 140

7.6.1 不稳定扰动相速和增长率的估计 141

7.6.2 半圆定理 145

7.6.3 数值求解特征值问题 146

7.7 本章小结 152

第8章 结束语 153

8.1 关于非平衡不稳定的再讨论 153

8.1.1 大尺度的情况 155

8.1.2 α中尺度的情况 156

8.1.3 β中尺度的情况 157

8.2 本卷书总结 160

8.3 本卷书创新 161

参考文献 163