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因为引入了重力效应的批改
时间: 2019-11-06   浏览次数:

  正在西风流行期间,平流层的经向风具有4~5天的准周期振动,这种振动是由一种程度波长约10000公里,铅曲厚度约4~8公里,波动的位相一面向西一面向下而能量向上的波动形成的。这种波称为罗斯贝-沉力夹杂波。

  正在这个简化模子中,海洋中的被称为罗斯贝波的波动,从赤道附近的非常暖的海面向西。当它达到海洋的西鸿沟时会被反射成一种分歧的波,称为开尔文波,这种波向东传,它起着抵消或改变本来的暖海温距平符号的感化,并激发降温事务呈现。整个厄尔尼诺事务中这半个轮回所需时间是由这些波的速度决定的。平流层中罗斯贝波和开尔文波,是正在研究中曾经发觉的发生正在热带地域平流层低层的2

  按照动力景象形象学的理论,对于受地球自转影响的标准的惯性沉力波而言,存正在一种既具有罗斯贝波特征又具有沉力内波特征的夹杂波,即为罗斯比-沉力夹杂波,这种波的气压场(高度场)和流场的理论特征,向西挪动的波的特征相符,波的气压场(高度场)对赤道不合错误称,但经向风扰动正在赤道最大,向两极衰减。开尔文波是一种无经向速度扰动的标准沉力内波。早已正在海洋中发觉,相当于沿海岸的浅水沉力波,它垂曲于海岸的扰动速度分量为零。正在大气中,赤道南北的科氏参数(f

  这两种波动都是叠加正在赤道平流层纬向风的准两年周期振荡之上的周期较短的波动。准两年周期振荡次要指春风和西风以24~30个月为周期交替呈现的现象。

  演示的厄尔尼诺简化模子表了然能量正在海洋中过程中的分歧波动的感化。1S$w4U%C(y9?,k

  一种低频长波。地球自转角速度的铅曲分量(涡度铅曲分量之半)随纬度的改变或海底的倾斜,都是构成罗斯比波的前提。大洋平均深度一般只要4公里,而罗斯比波的程度标准,至多具有百公里的量级,故属长波。由海底坡度构成的罗斯比波,又称地形罗斯比波,其波长的量级约为百公里。这种波往往呈现正在陆架或斜坡附近的海区。若不考虑海水的粘性和层结效应,则罗斯比波的程度流速和深度无关,这时任一铅曲水柱正在活动过程中都恒连结铅曲,且其位势涡度守恒。为了申明罗斯比波的成因,可正在北半球大洋中统一纬度上肆意选择3个相邻的铅曲水柱A、B和C。设大洋为平底的,且忽略洋面水质点的铅曲活动。若B柱正在某霎时遭到某种扰动而北移,则它正在新的大将获得一个涡度的增量,且必然呈现一个负的相对涡度,以满脚位势涡度守恒,故环绕着B将发生一个顺时针的环流。此环流将导致水柱A和C别离向北和向南挪动。雷同地环绕着A和C将别离发生顺时针环流和逆时针环流;而且这两者的环流都有使水柱B向南移回原始的趋向。但因为海水的惯性,B将跨越原始而南移,如斯循环往复地振荡,就构成了罗斯比波。由此可见,它的构成取决于涡度梯度,而沉力并非它的恢复力。罗斯比波的圆频次小于惯性频次(科氏参量),其程度流速场和压强场满脚准地转关系。由涡度梯度构成的罗斯比波的速度,只要偏西的分量。忽略水面质点铅曲活动的罗斯比波,称为“无辐散罗斯比波”,而计及洋面水质点振动的罗斯比波和无辐散罗斯比波比拟,因为引入了沉力效应的批改,正在同样的波数下,其频次略为降低,可称为“辐散罗斯比波”。就相位而言,虽然罗斯比波是向西的,但其能量的速度(群速)却可能有向东的分量;出格是当波数向量正在南北标的目的的分量为零时,其群速恒取相速相反;前者向东,后者向西。一般来说,对于较短的罗斯比波,群速有向东的分量,而对于较长的罗斯比波,群速有向西的分量。因为群速和相速不等,故罗斯比波属弥散波。有岸界存正在时,会惹起这种波和波群的反射,其特点和岸界的相关。以西鸿沟的反射为例,其次要特征是:反射波和入射波的频次相等,波数向量的南北分量相等,反射波和入射波的流速的工具分量相等,反射波和入射波的平均能流量相等。

  罗斯贝波是一种波。不考虑海水的非平均性和可压缩性的罗斯贝波称为正压的,其波长可达几百千米。考虑了海水分层的罗斯贝波称为斜压的。斜压的罗斯贝波只能从东向西。a2d2P3`)a开尔文波:7

  现实大洋中海水密度的层结效应,使罗斯比波得到了二维性,即正在铅曲标的目的上表示为分歧的布局;尔后者次要取决于布伦特-韦伊塞莱频次的铅曲分布和波型的“阶”。现实上,正在层结大洋中的罗斯比波包含各阶波型,其零阶波型即密度为恒量的无辐散罗斯比波,称为无辐散的正压罗斯比波”,其他高阶波型统称为“斜压罗斯比波”。若以一个响应于该阶的斜压波型的“当量深度”取代大洋的深度,则给出的正压罗斯比波的成果,也顺应于层结大洋中的各阶斜压罗斯比波。当量深度并非大洋的实正在深度,它仅为和布伦特-韦伊塞莱频次的平方成反比且具有长度因次的当量罢了。该当指出,层结大洋和密度平均的大洋分歧,上述由涡度梯度构成的斜压罗斯比波的成果,不克不及推广到取之响应的斜压底形罗斯比波的景象。正在现实海洋中,涡度和海底地形都是变化的,所以这两种成因应同时加以考虑。

  海洋中的罗斯贝波理论,使用于大洋环流动力学的研究,出格是对于海洋的中标准涡、大标准湍流(地转湍流)和各类大标准和中标准活动的彼此感化的研究,此中相关罗斯比波和大洋环流的关系、罗斯比波和陆架拦获波的彼此感化,非线性罗斯比波的理论和数值模仿的研究,已成为海洋动力学和地球流体动力学研究中很是活跃的课题。

  =2ωsin角度,ω-地球自转角速度,角度-地球纬度)的符号相反,这相当于赤道起了海岸的感化,垂曲于赤道的南北向扰动速度为零。)S&t2s7q8a7z+?-]因而,平流层的这两种标准的波动,都是由赤道附近对流层中大规模对流加热的振荡而激倡议来的。热源振荡发生的能量向上传输,从而激发上述波动。此外,平流层纬向风的准两年周期振荡,也可由罗斯贝—沉力夹杂波和开尔文波的动量铅曲传输获得注释。西风区中的罗斯贝—沉力夹杂波向上输送春风动量,英国威廉希尔,使春风区的风速加强而向下扩展;开尔文波则将西风动量输送到流行春风的区域之上的西风区,使西风得以下传,改变了风系,构成下传的平流层纬向风系准两年周期振荡。

  因为地球的动弹和地球曲率而使位涡正在深度和纬度上发生改变,这一改变导致一种很是慢的大标准振荡,即罗斯贝波。从对流层的中基层到平流层的低层均可见到,是锋区中的一种长波的扰动。

  上述成果,能够间接推广到地形罗斯比波,只需假定海底坡度颇小,并留意到正在北半球海洋中浅水位于底形罗斯比波标的目的的左侧、而正在南半球则相反即可。

  正在春风流行期间,平流层存正在只要纬向风扰动的另一种波动,其周期约15天,波长约30000公里,铅曲厚度约6~10公里,波动的位相一面向东一面向下而能量向上,这种波称为开尔文波。

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