涡旋流自发辐射惯性重力波的初步解析研究-中国气象科学研究院期刊网.PDFVIP

第 卷 期 应 用 气 象 学 报 ， ２１ １ Ｖｏｌ．２１ Ｎｏ．１ 年 月　　　 　 　 　 　 　 　　 　 　 　 ２０１０ ２ ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＡＰＰＬＩＥＤＭＥＴＥＯＲＯＬＯＧＩＣＡＬＳＣＩＥＮＣＥ Ｆｅｂｒｕａｒ２０１０ ｙ 涡旋流自发辐射惯性重力波的初步解析研究 ）） ） ）） １２ １ ２３ 赵 南 甘 璐 沈新勇 　 　 　 　 １）（中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室，北京 １０００８１） 　 ２）（南京信息工程大学气象灾害省部共建教育部重点实验室，南京 ２１００４４） 　 ３）（马里兰大学大气海洋科学系，马里兰 ２０７４２，美国） 　 摘 要 　　 平衡流（或粗略地说涡旋流）调整目前被认为是惯性重力波产生的一种新的机制并被称为自发辐射问题。基于 犳平面上正压模式，该文对涡旋流自发辐射惯性重力波这一问题进行了初步解析研究。首先，通过该模式讨论了慢 流形和平衡流的概念并强调了平衡流的涡旋运动特征。假定 数 且 数 （）（即近似为平衡 Ｆｒｏｕｄｅ 犉 １ Ｒｏｓｓｂ ＝犗 １  ｙ ε 流的涡旋流包括了梯度风和其他非地转成分），于是基本方程可以写为有关惯性重力波的非齐次波动方程，其非齐 次项与涡旋流的非平衡性质有关，而对于严格平衡的涡旋流，非齐次项消失，故涡旋流的非平衡性实际上提供了惯 性重力波的强迫源，通过找出该方程的格林函数给出了反映自发辐射的非齐次解。在远离波源的区域，该非齐次 解可以展开为远场形式，包括单极、偶极和四极辐射，另一方面，在波源区域以内及其附近，解的近场形式可以看作 是慢流形的近似表达式。结果表明：与涡旋流相伴随的辐合／辐散运动主要由两部分组成，即由它自发辐射出的惯 性重力波以及从属于平衡流的缓慢变化的辐合／辐散运动。与 Ｆｏｒｄ的匹配渐近展开方法相比较，尽管不能给出更 高阶近似，但格林函数法得到的非齐次解形式，在描写自发辐射方面更具物理直观性。 关键词：平衡流；慢流形；惯性重力波；自发辐射；解析研究 ＫｅｌｖｉｎＨｅｌｍｈｏｌｔｚ切变不稳定和对流不稳定等行为 ［ ］ ３５ 引 言 对稳定层结大气的冲击之外 ，人们也已经认识到 　 地转调整过程伴随着惯性重力波。近年来，随着慢 在中高纬度地区，气象学上有意义的波动主要