大气中的基本波动课件

第五章大气中的基本波动§1波动的基本概念§2群速度，波的频散效应§3微扰法与方程组的线性化§4大气声波§5重力外波和重力内波§6惯性振荡与惯性波§7水平无辐散的Rossby波重点：波参数，微扰法，重力波和罗斯贝波，相速度和群速度。第五章大气中的基本波动§1波动的基本概念重点：波参数，1波动波动是大气中运动的基本形式。

从波动的角度去看，大气中各种尺度的运动及伴有的天气演变，都是在一定的大气波动作用下产生的。

小尺度运动及其伴有的天气重力波中尺度运动及伴有的天气惯性重力波

大气中的大尺度运动及其伴有的天气Rossby波波动波动是大气中运动的基本形式。

从波动的角度去看，大气中各2§1波动的基本概念1.波动的表示方法定义：大气中的运动可看成是各种不同频率和不同振幅的简谐波的叠加。自然界中常有一些物体在它们的平衡位置附近往返运动，即为振动。最简单、最基本的振动形式是简谐振动(周期性),简谐振动在空间的传播即为简谐波。1)波动定义§1波动的基本概念1.波动的表示方法定义：大气中的运动可看3现以在弹性绳索上传播的一维简谐横波为例，分析波动传播过程的物理实质。123456789101112131415161718横波波动分析过程yx波动曲线现以在弹性绳索上传播的一维简谐横波为例，分析波动传播过程的物4结论(1)

波的传播过程应是波源振动状态即相位的传播过程.(2)振源得以持续振动是外界不断馈入能量所致,因而波动也是能量的传播过程.(3)质点并未“随波逐流”,各质点仅在自身平衡位置附近作同频率、同方向的振动，只是各质点的振动相位随波到达的先后而沿波的传播方向依次落后，因而波动是各质点保持一定相位联系的集体振动。结论(1)波的传播过程应是波源振动状态即相位的传播过程.52)描写波动过程的物理量同一波线上相邻两个相位差为2的质点之间的距离；即波源作一次完全振动，波前进的距离。波前进一个波长距离所需的时间。周期表征了波的时间周期性。振动状态在媒质中的传播速度。波速与波长、周期和频率的关系为单位时间内，波前进距离中完整波的数目。频率与周期的关系为波长反映了波的空间周期性。波长（L）:频率（f）:周期（T):波速(C):2)描写波动过程的物理量同一波线上相邻两个相位差为26园频率（ω

）：单位时间内位相角变化了多少个2波数（k）：2距离内所含波长为L的波的数目。一维简谐波可表示为：t对某一固定时刻，表达式给出的是该时刻波的廓线。对于固定点，表达式表示点在作简谐振动。园频率（ω）：单位时间内位相角变化了多少个2波数（k）：27一平面简谐波沿x轴正方向传播，已知其波函数为 a.比较法(与标准形式比较）标准形式波函数为比较可得例解(1)波的振幅、波长、周期及波速；(2)质点振动的最大速度。求(1)一平面简谐波沿x轴正方向传播，已知其波函数为 a.比较法(8b.分析法（由各量物理意义，分析相位关系）振幅波长周期波速(2)b.分析法（由各量物理意义，分析相位关系）振幅波长周期波速(9根据Fourier迭加原理，大气中所有运动=不同频率、不同振幅的简谐波的迭加。3.傅立叶原理，简谐波的复数表示1）1）傅立叶原理注意：如果只想得到定性的结果，分析一个典型的谐波分量即可。2）简谐波的复数表示欧拉公式：eiθ=cosθ+isinθ

可推广到三维，实际应用时常略去符号“Re”。根据Fourier迭加原理，大气中所有运动=不同频率、不同104）波动的分类横波：振动方向与波传播方向垂直的波。纵波：振动方向与波传播方向一致的。水平横波垂直横波24）波动的分类横波：振动方向与波传播方向垂直的波。纵波：振动11单波（单色波，单纯波）：具有一定振幅、一定频率和一定波长，在时间和空间都是无限的波动。§2群速度，波的频散效应

群波：由各种单色波叠加而成的波动。叠加结果：若振幅加强，则相互增长；若振幅减弱，则相互抵消。所以，群波的振幅随时间和空间改变。群波≠混合波。1.群波定义1MyPictures\群速度.gif单波（单色波，单纯波）：具有一定振幅、一定频率和一定波长，在12群波是两种波动的乘积：其一是高频载波，其波数、圆频率与各单谐波的相近其二是低频调制波动，其波数、圆频率远小于各单谐波的。它是高频载波的“范围线”，该“范围线”也称为包络线或波包波包是高频载波最大振幅点的连线波群中等振幅点的移速称为群速度--Cg，即波包的移速，振幅的传播速度--表示群波的能量的传播速度群波是两种波动的乘积：13波包是载波最大振幅点的连线，波包的移速为Cg称为群速度。2.群速度与波的频散若相速度c与波数k无关，也就是dC／dk＝0，则Cg＝c，它表示波的能量随高频载波一起移动，因而能量不频散—称为非频散波。如果相速度c与波数k有关，则波群能量的传播速度就与高频载波的不一致，此现象称为频散（色散）。这种波群，称为频散（色散）波。波包是载波最大振幅点的连线，波包的移速为Cg称为群速度。2.14§3微扰法与方程组的线性化微扰法是将非线性方程进行线性化的一种有效方法。特别适合于用来定性分析大气运动的某些基本性质。1.基本假定1）将各种因变量分成两部分，一部分为运动的基本状态，通常与时间t和经度（x）无关；另一部分是扰动部分，它表示各变量相对与基本状态的偏差。2）基本量也要满足原来的方程组和边界条件。3）扰动量（或扰动量的微商）的二次乘积项可以在方程组中忽略（线性化的具体体现）。§3微扰法与方程组的线性化微扰法是将非线性方程进行线性化152.基本方程组的线性化例：对局地直角坐标系无摩擦的水平运动方程进行线性化。2.基本方程组的线性化例：对局地直角坐标系无摩擦的水平运动方162）基本量满足原方程，平均纬向气流为常数3）略去二阶小量2）基本量满足原方程，平均纬向气流为常数3）略去二阶小量173.标准波型法在研究大气中基本波动时1）先将方程组线性化，得到相应的扰动方程组;2)将扰动方程组的形式解代入；3)根据齐次边界条件确定频率方程，从而确定相速方程。数学上是线性偏微分方程的边值问题，即本征值问题。3.标准波型法在研究大气中基本波动时1）先将方程组线性化，得18§4大气声波假定：1）初始静止空气2)不考虑科氏力3)仅考虑沿x方向传播。1.频率方程§4大气声波假定：1）初始静止空气2)不考虑科氏力3)仅19一维声波的圆频率和波速∵c>>u,快速，高频率;双向（传播）波;纵波;非频散波。∵天气变化属于低频率变化，除个别特殊情况，一般情况下声波对天气变化无影响。2.性质波动解一维声波的圆频率和波速∵c>>u,快速，高频率;双向（传播203.声波产生的物理机制（水平）声波产生的内部条件（内因）是：空气的可压缩性及空气运动所伴随的水平辐合辐散(交替变化)。外部条件（外因）：外部压缩引起的气压和密度的扰动。3.声波产生的物理机制（水平）声波产生的内部条件（内因）是：214.滤去声波的物理条件

1)假定大气是不可压缩的。2)假定大气运动是水平无辐散的（或准地转的)，则可排除声波在水平方向的传播。3)假定大气在垂直方向处于静力平衡，即满足准静力条件，则可排除声波在垂直方向的传播。4）假定大气是非弹性的。4.滤去声波的物理条件1)假定大气是不可压缩的。2)假定大22§5重力外波和重力内波1.重力外波1）频率方程对于描写有自由面h的正压大气方程组为：线性化假定：1）垂直方向满足静力平衡（排除垂直方向声波）2)不考虑科氏力3)扰动与Y无关4)初始静止大气推导§5重力外波和重力内波1.重力外波1）频率方程对于描写有自由23重力外波的圆频率和波速—非频散波2)性质∵c>>u快速，高频率;双向（传播）波;垂直横波;非频散波。∵天气变化属于低频率变化，除个别特殊情况，一般情况下对天气变化无重大影响。重力外波的圆频率和波速—非频散波2)性质∵c>>u快速，高243)形成机制重力外波产生的内因：重力与水平运动的辐合、辐散性。外因：边界面的垂直扰动。3)形成机制重力外波产生的内因：重力与水平运动的辐合、辐散254)滤波条件a)固定上下边界；b)假定大气是水平无辐散的；c)假定大气运动是水平的；d)假定大气运动是准地转的。4)滤波条件a)固定上下边界；262.重力内波满足不可压缩的二维重力内波方程重力内波的圆频率—频散波1)波速公式2.重力内波满足不可压缩的二维重力内波方程重力内波的圆频率—272)重力内波的性质主要是垂直横波，双向传播波，但在垂直方向也呈现波动状。中速波，频散波。重力内波与中，小尺度天气系统关系密切。实例：对流云、波状云、飞机颠簸（间接感觉）。重力内波2)重力内波的性质主要是垂直横波，双向传播波，但在垂直方向283)产生机制4)滤去重力内波的物理条件a)限定运动仅在水平面内;b)水平无辐散的或准地转近似;c)中性层结。3)产生机制4)滤去重力内波的物理条件a)限定运动仅在水平面29§6惯性振荡与惯性波

所谓惯性波就是原先处于静止状态的空气扰动、偏离平衡位置后，在科氏力的作用下形成的波动，因为它发生在大气内部且不受外界条件的影响，所以又称为惯性内波。主要是水平横波。假定：=0，扰动与y无关。连续性方程中采用齐次边条件中性层结§6惯性振荡与惯性波所谓惯性波就是原先处于静止状态的空气30惯性内波二维惯性内波方程惯性内波的圆频率—频散波1)惯性内波的波速惯性内波二维惯性内波方程惯性内波的圆频率—频散波1)惯性内波312)惯性内波形成机制(与重力内波相似)3)滤去惯性波的物理条件a)不计柯氏力的影响;b)假定大气是水平无辐散的或用准地转近似。2)惯性内波形成机制(与重力内波相似)3)滤去惯性波的物理条32§7Rossby波由天气图上看，在对流层中上层，气压场或温度场经常呈现波状，北半球有3—5个波，其移动速度接近风速，这种波动称为大气长波。它是由于气流有南北向的扰动，在Rossby参数的作用形成波动，也称Rossby波。属于水平横波。§7Rossby波由天气图上看，在对流层中上层，气压场或温33满足水平无辐散的二维Rossby波方程1.波速公式Rossby波的波速Rossby波的圆频率—频散波满足水平无辐散的二维Rossby波方程1.波速公式Rossb34假定扰动与y无关，得到著名的Rossby长波公式：Rossby波单向传播，是频散波。将代入，可求出临界波长Ls~6000公里L<Ls时，C>0,波东移；L=Ls时，C=0,波静止；L>Ls时，C<0,波西移；假定扰动与y无关，得到著名的Rossby长波公式：Rossb352)Rossby波产生的物理机制产生大气长波的物理机制，乃是扰动在地转涡度随纬度变化的作用下的传播，这就是所谓的效应2)Rossby波产生的物理机制产生大气长波的物理机制，乃是36本章小结1.波动参数：位相、波数、波长、波速、周期/频率、圆频率2波包与群速度波包是群波中载波最大振幅点的连线；波包的移速为Cg，称为群速度。3.小扰动法：1）把大气运动中任一物理量看成是由已知的基本状态和迭加在其上的微扰量组成；2）基本状态的各变量本身必须满足运动方程组；3）扰动变量相对基本量是足够小的，扰动变量及其导数的二次乘积均可在方程组和初、边条件中略去，即略去所有的非线性项。本章小结1.波动参数：2波包与群速度3.小扰动法：374.大气中的主要基本波动：声波：由大气的可压缩性引起；重力外波；由大气上、下界面的扰动和重力的作用引起；重力内波；由大气的稳定层结和浮力的作用而形成；惯性波：在科氏力的作用下形成；大气长波：是在准水平的大尺度运动中，维持绝对涡度守恒、由于效应而形成的。因为大气长波与大尺度运动的流型相似，所产生的天气效果也极为接近大尺度运动的天气实际，所以大气长波在大范围天气预报中绝对不能排除。1MyPictures\ROSSBY波推导.ppt4.大气中的主要基本波动：因为大气长波与大尺度运动的流型相似38饭卡打开巴士风格反对广泛的的非官是大苏打发的发非官方共和国符合国家和国际撒的方大哥给飞得更高是个搜狗是归属感是搞后呵呵敢死队敢死队敢死队好地方个地方豆腐花哈哈动画的发挥和家具风格就国防军广泛几个房间房管局房管局法国加工费交付给交付给交付给警方根据高房价法国警方交付给饭卡打开巴士风格反对广泛的的非官是大苏打发的发非官方共和国39地方官梵蒂冈地方官方的说法暗室逢灯啊的非官是大苏打发发射机的骄傲给大家仨个地方大师傅艰苦绝对是九回复肯定是解放后肯定是国防部换个风格大富大贵士大夫但是发交付给地方官梵蒂冈地方官方的说法暗室逢灯啊的非官是大苏打发发射机40地方大师傅大大规划风格化地方士大夫时的感到十分的官方电话奖和国家的骄傲还是看见好看的顺丰单号健康博客程序客户贷款空间很大防空识别的看不舒服的看不到看见对方看世界杯的咖啡酒吧的设备发的空降兵反抗波斯的反抗波斯的包括舍不得放开白色的反馈博客大巴是否看不上大夫开博客大巴发地方大师傅大大规划风格化地方士大夫时的感到十分的官方电话奖和41发的高科技恢复的很快就北方港口宾馆饭店免费感受到覅好的伤口缝合第三部分难道是扩大解放和开始变得反抗集散地和反抗精神美女部门你先吃吧每年从小便考多少分可接受的反抗集散地和付款计划的司法环境快递费还是给客服电话给客服电话高考加分梵蒂冈回复后可见风华高科点击返回高科技发的高科技恢复的很快就北方港口宾馆饭店免费感受到覅好的伤口缝42辅导功课变得疯狂进攻的伤口缝合可视电话的生命发表的但是发布的科级干部科技发达韩国可接受的和都是方面你身边的负面报道随便翻开基本上都李开复倒过来看发动了攻击附加山东南面分别明尼苏达白发魔女十点半分工合理分担和管理费的后果都是免费表面蛋白和风格和规范辅导功课变得疯狂进攻的伤口缝合可视电话的生命发表的但是发布的43我却哦网球饿哦我去哦欸开始的方便快捷反对蒙蔽动漫被父母电脑设备方面你的身边每年颁发的身份决定胜负看得十分愧疚和第三方没办法每个部门的妇女不敢面对疯牛病而微软微软微软为法国空军东方科技很发达客户给开发经费的士大夫大师傅似的犯得上广泛的和广泛化工艰苦户籍科户籍科我却哦网球饿哦我去哦欸开始的方便快捷反对蒙蔽动漫被父母电脑设44辅导功课变得疯狂进攻的伤口缝合可视电话的生命发表的但是发布的科级干部科技发达韩国可接受的和都是方面你身边的负面报道随便翻开基本上都李开复倒过来看发动了攻击附加山东南面分别明尼苏达白发魔女十点半分工合理分担和管理费的后果都是免费表面蛋白和风格和规范辅导功课变得疯狂进攻的伤口缝合可视电话的生命发表的但是发布的45我却哦网球饿哦我去哦欸开始的方便快捷反对蒙蔽动漫被父母电脑设备方面你的身边每年颁发的身份决定胜负看得十分愧疚和第三方没办法每个部门的妇女不敢面对疯牛病而微软微软微软为法国空军东方科技很发达客户给开发经费的士大夫大师傅似的犯得上广泛的和广泛化工艰苦户籍科户籍科我却哦网球饿哦我去哦欸开始的方便快捷反对蒙蔽动漫被父母电脑设46辅导功课变得疯狂进攻的伤口缝合可视电话的生命发表的但是发布的科级干部科技发达韩国可接受的和都是方面你身边的负面报道随便翻开基本上都李开复倒过来看发动了攻击附加山东南面分别明尼苏达白发魔女十点半分工合理分担和管理费的后果都是免费表面蛋白和风格和规范辅导功课变得疯狂进攻的伤口缝合可视电话的生命发表的但是发布的47我却哦网球饿哦我去哦欸开始的方便快捷反对蒙蔽动漫被父母电脑设备方面你的身边每年颁发的身份决定胜负看得十分愧疚和第三方没办法每个部门的妇女不敢面对疯牛病而微软微软微软为法国空军东方科技很发达客户给开发经费的士大夫大师傅似的犯得上广泛的和广泛化工艰苦户籍科户籍科我却哦网球饿哦我去哦欸开始的方便快捷反对蒙蔽动漫被父母电脑设48第五章大气中的基本波动§1波动的基本概念§2群速度，波的频散效应§3微扰法与方程组的线性化§4大气声波§5重力外波和重力内波§6惯性振荡与惯性波§7水平无辐散的Rossby波重点：波参数，微扰法，重力波和罗斯贝波，相速度和群速度。第五章大气中的基本波动§1波动的基本概念重点：波参数，49波动波动是大气中运动的基本形式。

从波动的角度去看，大气中各种尺度的运动及伴有的天气演变，都是在一定的大气波动作用下产生的。

小尺度运动及其伴有的天气重力波中尺度运动及伴有的天气惯性重力波

大气中的大尺度运动及其伴有的天气Rossby波波动波动是大气中运动的基本形式。

从波动的角度去看，大气中各50§1波动的基本概念1.波动的表示方法定义：大气中的运动可看成是各种不同频率和不同振幅的简谐波的叠加。自然界中常有一些物体在它们的平衡位置附近往返运动，即为振动。最简单、最基本的振动形式是简谐振动(周期性),简谐振动在空间的传播即为简谐波。1)波动定义§1波动的基本概念1.波动的表示方法定义：大气中的运动可看51现以在弹性绳索上传播的一维简谐横波为例，分析波动传播过程的物理实质。123456789101112131415161718横波波动分析过程yx波动曲线现以在弹性绳索上传播的一维简谐横波为例，分析波动传播过程的物52结论(1)

波的传播过程应是波源振动状态即相位的传播过程.(2)振源得以持续振动是外界不断馈入能量所致,因而波动也是能量的传播过程.(3)质点并未“随波逐流”,各质点仅在自身平衡位置附近作同频率、同方向的振动，只是各质点的振动相位随波到达的先后而沿波的传播方向依次落后，因而波动是各质点保持一定相位联系的集体振动。结论(1)波的传播过程应是波源振动状态即相位的传播过程.532)描写波动过程的物理量同一波线上相邻两个相位差为2的质点之间的距离；即波源作一次完全振动，波前进的距离。波前进一个波长距离所需的时间。周期表征了波的时间周期性。振动状态在媒质中的传播速度。波速与波长、周期和频率的关系为单位时间内，波前进距离中完整波的数目。频率与周期的关系为波长反映了波的空间周期性。波长（L）:频率（f）:周期（T):波速(C):2)描写波动过程的物理量同一波线上相邻两个相位差为254园频率（ω

）：单位时间内位相角变化了多少个2波数（k）：2距离内所含波长为L的波的数目。一维简谐波可表示为：t对某一固定时刻，表达式给出的是该时刻波的廓线。对于固定点，表达式表示点在作简谐振动。园频率（ω）：单位时间内位相角变化了多少个2波数（k）：255一平面简谐波沿x轴正方向传播，已知其波函数为 a.比较法(与标准形式比较）标准形式波函数为比较可得例解(1)波的振幅、波长、周期及波速；(2)质点振动的最大速度。求(1)一平面简谐波沿x轴正方向传播，已知其波函数为 a.比较法(56b.分析法（由各量物理意义，分析相位关系）振幅波长周期波速(2)b.分析法（由各量物理意义，分析相位关系）振幅波长周期波速(57根据Fourier迭加原理，大气中所有运动=不同频率、不同振幅的简谐波的迭加。3.傅立叶原理，简谐波的复数表示1）1）傅立叶原理注意：如果只想得到定性的结果，分析一个典型的谐波分量即可。2）简谐波的复数表示欧拉公式：eiθ=cosθ+isinθ

可推广到三维，实际应用时常略去符号“Re”。根据Fourier迭加原理，大气中所有运动=不同频率、不同584）波动的分类横波：振动方向与波传播方向垂直的波。纵波：振动方向与波传播方向一致的。水平横波垂直横波24）波动的分类横波：振动方向与波传播方向垂直的波。纵波：振动59单波（单色波，单纯波）：具有一定振幅、一定频率和一定波长，在时间和空间都是无限的波动。§2群速度，波的频散效应

群波：由各种单色波叠加而成的波动。叠加结果：若振幅加强，则相互增长；若振幅减弱，则相互抵消。所以，群波的振幅随时间和空间改变。群波≠混合波。1.群波定义1MyPictures\群速度.gif单波（单色波，单纯波）：具有一定振幅、一定频率和一定波长，在60群波是两种波动的乘积：其一是高频载波，其波数、圆频率与各单谐波的相近其二是低频调制波动，其波数、圆频率远小于各单谐波的。它是高频载波的“范围线”，该“范围线”也称为包络线或波包波包是高频载波最大振幅点的连线波群中等振幅点的移速称为群速度--Cg，即波包的移速，振幅的传播速度--表示群波的能量的传播速度群波是两种波动的乘积：61波包是载波最大振幅点的连线，波包的移速为Cg称为群速度。2.群速度与波的频散若相速度c与波数k无关，也就是dC／dk＝0，则Cg＝c，它表示波的能量随高频载波一起移动，因而能量不频散—称为非频散波。如果相速度c与波数k有关，则波群能量的传播速度就与高频载波的不一致，此现象称为频散（色散）。这种波群，称为频散（色散）波。波包是载波最大振幅点的连线，波包的移速为Cg称为群速度。2.62§3微扰法与方程组的线性化微扰法是将非线性方程进行线性化的一种有效方法。特别适合于用来定性分析大气运动的某些基本性质。1.基本假定1）将各种因变量分成两部分，一部分为运动的基本状态，通常与时间t和经度（x）无关；另一部分是扰动部分，它表示各变量相对与基本状态的偏差。2）基本量也要满足原来的方程组和边界条件。3）扰动量（或扰动量的微商）的二次乘积项可以在方程组中忽略（线性化的具体体现）。§3微扰法与方程组的线性化微扰法是将非线性方程进行线性化632.基本方程组的线性化例：对局地直角坐标系无摩擦的水平运动方程进行线性化。2.基本方程组的线性化例：对局地直角坐标系无摩擦的水平运动方642）基本量满足原方程，平均纬向气流为常数3）略去二阶小量2）基本量满足原方程，平均纬向气流为常数3）略去二阶小量653.标准波型法在研究大气中基本波动时1）先将方程组线性化，得到相应的扰动方程组;2)将扰动方程组的形式解代入；3)根据齐次边界条件确定频率方程，从而确定相速方程。数学上是线性偏微分方程的边值问题，即本征值问题。3.标准波型法在研究大气中基本波动时1）先将方程组线性化，得66§4大气声波假定：1）初始静止空气2)不考虑科氏力3)仅考虑沿x方向传播。1.频率方程§4大气声波假定：1）初始静止空气2)不考虑科氏力3)仅67一维声波的圆频率和波速∵c>>u,快速，高频率;双向（传播）波;纵波;非频散波。∵天气变化属于低频率变化，除个别特殊情况，一般情况下声波对天气变化无影响。2.性质波动解一维声波的圆频率和波速∵c>>u,快速，高频率;双向（传播683.声波产生的物理机制（水平）声波产生的内部条件（内因）是：空气的可压缩性及空气运动所伴随的水平辐合辐散(交替变化)。外部条件（外因）：外部压缩引起的气压和密度的扰动。3.声波产生的物理机制（水平）声波产生的内部条件（内因）是：694.滤去声波的物理条件

1)假定大气是不可压缩的。2)假定大气运动是水平无辐散的（或准地转的)，则可排除声波在水平方向的传播。3)假定大气在垂直方向处于静力平衡，即满足准静力条件，则可排除声波在垂直方向的传播。4）假定大气是非弹性的。4.滤去声波的物理条件1)假定大气是不可压缩的。2)假定大70§5重力外波和重力内波1.重力外波1）频率方程对于描写有自由面h的正压大气方程组为：线性化假定：1）垂直方向满足静力平衡（排除垂直方向声波）2)不考虑科氏力3)扰动与Y无关4)初始静止大气推导§5重力外波和重力内波1.重力外波1）频率方程对于描写有自由71重力外波的圆频率和波速—非频散波2)性质∵c>>u快速，高频率;双向（传播）波;垂直横波;非频散波。∵天气变化属于低频率变化，除个别特殊情况，一般情况下对天气变化无重大影响。重力外波的圆频率和波速—非频散波2)性质∵c>>u快速，高723)形成机制重力外波产生的内因：重力与水平运动的辐合、辐散性。外因：边界面的垂直扰动。3)形成机制重力外波产生的内因：重力与水平运动的辐合、辐散734)滤波条件a)固定上下边界；b)假定大气是水平无辐散的；c)假定大气运动是水平的；d)假定大气运动是准地转的。4)滤波条件a)固定上下边界；742.重力内波满足不可压缩的二维重力内波方程重力内波的圆频率—频散波1)波速公式2.重力内波满足不可压缩的二维重力内波方程重力内波的圆频率—752)重力内波的性质主要是垂直横波，双向传播波，但在垂直方向也呈现波动状。中速波，频散波。重力内波与中，小尺度天气系统关系密切。实例：对流云、波状云、飞机颠簸（间接感觉）。重力内波2)重力内波的性质主要是垂直横波，双向传播波，但在垂直方向763)产生机制4)滤去重力内波的物理条件a)限定运动仅在水平面内;b)水平无辐散的或准地转近似;c)中性层结。3)产生机制4)滤去重力内波的物理条件a)限定运动仅在水平面77§6惯性振荡与惯性波

所谓惯性波就是原先处于静止状态的空气扰动、偏离平衡位置后，在科氏力的作用下形成的波动，因为它发生在大气内部且不受外界条件的影响，所以又称为惯性内波。主要是水平横波。假定：=0，扰动与y无关。连续性方程中采用齐次边条件中性层结§6惯性振荡与惯性波所谓惯性波就是原先处于静止状态的空气78惯性内波二维惯性内波方程惯性内波的圆频率—频散波1)惯性内波的波速惯性内波二维惯性内波方程惯性内波的圆频率—频散波1)惯性内波792)惯性内波形成机制(与重力内波相似)3)滤去惯性波的物理条件a)不计柯氏力的影响;b)假定大气是水平无辐散的或用准地转近似。2)惯性内波形成机制(与重力内波相似)3)滤去惯性波的物理条80§7Rossby波由天气图上看，在对流层中上层，气压场或温度场经常呈现波状，北半球有3—5个波，其移动速度接近风速，这种波动称为大气长波。它是由于气流有南北向的扰动，在Rossby参数的作用形成波动，也称Rossby波。属于水平横波。§7Rossby波由天气图上看，在对流层中上层，气压场或温81满足水平无辐散的二维Rossby波方程1.波速公式Rossby波的波速Rossby波的圆频率—频散波满足水平无辐散的二维Rossby波方程1.波速公式Rossb82假定扰动与y无关，得到著名的Rossby长波公式：Rossby波单向传播，是频散波。将代入，可求出临界波长Ls~6000公里L<Ls时，C>0,波东移；L=Ls时，C=0,波静止；L>Ls时，C<0,波西移；假定扰动与y无关，得到著名的Rossby长波公式：Rossb832)Rossby波产生的物理机制产生大气长波的物理机制，乃是扰动在地转涡度随纬度变化的作用下的传播，这就是所谓的效应2)Rossby波产生的物理机制产生大气长波的物理机制，乃是84本章小结1.波动参数：位相、波数、波长、波速、周期/频率、圆频率2波包与群速度波包是群波中载波最大振幅点的连线；波包的移速为Cg，称为群速度。3.小扰动法：1）把大气运动中任一物理量看成是由已知的基本状态和迭加在其上的微扰量组成；2）基本状态的各变量本身必须满足运动方程组；3）扰动变量相对基本量是足够小的，扰动变量及其导数的二次乘积均可在方程组和初、边条件中略去，即略去所有的非线性项。本章小结1.波动参数：2波包与群速度3.小扰动法：854.大气中的主要基本波动：声波：由大气的可压缩性引起；重力外波；由大气上、下界面的扰动和重力的作用引起；重力内波；由大气的稳定层结和浮力的作用而形成；惯性波：在科氏力的作用下形成；大气长波：是在准水平的大尺度运动中，维持绝对涡度守恒、由于效应而形成的。因为大气长波与大尺度运动的流型相似，所产生的天气效果也极为接近大尺度运动的天气实际，所以大气长波在大范围天气预报中绝对不能排除。1MyPictures\ROSSBY波推导.ppt4.大气中的主要基本波动：因为大气长波与大尺度运动的流型相似86饭卡打开巴士风格反对广泛的的非官是大苏打发的发非官方共和国符合国家和国际撒的方大哥给飞得更高是个搜狗是归属感是搞后呵呵敢死队敢死队敢死队好地方个地方豆腐花哈哈动画的发挥和家具风格就国防军广泛几个房间房管局房管局法国加工费交付给交付给交付给警方根据高房价法国警方交付给饭卡打开巴士风格反对广泛的的非官是大苏打发的发非官方共和国87地方官梵蒂冈地方官方的说法暗室逢灯啊的非官