中国天气课件 第一章

（一） 分类 超长波：波长在一万公里以上，绕地球一圈可 有1～3个波，生命史１０天以上,属于中长期天 气过程
长波：也称罗斯贝波，行星波。波长３０００ ～１００００公里，全纬圈约为３～７个波， 振幅１０～２０纬距，平均移速１０个经距／ 日以下，有时很慢，呈准静止，甚至向西倒退
短波：波长和振幅均较小，移动快，平均移速 为１０～２０经度／日，生命史也短，多数仅 出现在对流层的中下部，往往迭加在长波之上
二、环流指数与指数循环
1 环流指数（西风指数） Rossby把３５°～５５°之间的平均地转
西风定义为西风指数 实际工作中把两个纬度带之间的平均位势
高度差作为西风指数Ｉ 高指数→纬向环流 低指数→经向环流
2 指数循环 西风环流的中期变化主要表现为高低指数
交替循环的变化过程，称为指数循环。
三、西风带长波
➢ 把表在其上的扰动量组成；
➢ 基本场变量表征大气的基本运动状态，满足 基本方程和基本条件；
➢ 假设扰动量是充分小的，扰动量和其改变量 都是小量，其二次以上乘积向都可以忽略不 计。
d( f ) 0
dt
(f )u (f )v (f ) 0
同一纬度，风速越大，临界波长越长 同一风速，纬度越高，临界波长越大
e. 其他因子 应用于无辐散层，散度项没有考虑，风速
并不是处处相等 f. 地形影响 ，南北部风速不同，波长不同， 波各部分移速不同
g. 预报长波移动的定性经验： i ．预报上游槽的移动时，要看它下游一个
（二） 长波辨认方法
①制作时间平均图 ②制作空间平均图 ③绘制平均高度廓线图 ④分析长波的结构和特性
（三）长波的移行
Prof. Carl-Gustaf Rossby was the founder of the study of meteorology and physical oceanography at MIT, where he was appointed to the faculty in the Department of Aeronautics in 1928. This group later developed into the first Department of Meteorology in an academic institution in the United States. Rossby is remembered as one of the major figures in the founding of the modern dynamical study of the atmosphere and ocean: his name is recalled ubiquitously in Rossby waves, the Rossby number, and the Rossby radius of deformation, all ideas fundamental to the understanding of all planetary scale fluids.
L
上式即为长波波速公式或称槽线方程、罗斯贝 波速公式等。
u u , v v
在
v
Av
cos
2流(x场 C分t)布下，
L
流线方程为：
dy
Av
cos 2
L
(x Ct)
dx
u
于是,在t=0时,通过坐标原点(X=0,Y=0) 的流线为：
y Av L sin 2 x Asin 2 x
u 2 L
L
其中A为流线波动的振幅,从扰动与流 线的关系看来，扰动波形的移速和波长与 流线波形的移速和波长是一致的，只是位 相差
流线与vr的分布
波速公式的物理意义：
相对涡度平流
V
的作用：使槽东移
地转涡度平流 的v作用：使槽西退
波东进还是西退取决于 V 和 v相对
重要性
V
波v 东进
V 波v 西退
V 波v 静止
波速公式的讨论 C u ( L )2 2
a. C< u 。波长较短时,其传播速度C稍小
于 u若波长较长，则C与 之u 差较大。 b. 波速取决于 u，L。西风强时，波动移动
中国天气
第一章 西风带大型扰动
➢ 概述 ➢ 环流指数与指数循环 ➢ 西风带长波 ➢ 阻塞高压 ➢ 切断低压
一、概述
1 中高纬对流层环流的特征 西风带：平均水平环流在对流
层盛行西风。 槽脊：冬三夏四 西风带波动：西风带的波状
流型 西风带环流：经向环流和
纬向环流
2 特征及原因 特征：经向环流和纬向环流交替出现 原因：
tx x2
yx
2v tx
u
2v x 2
v
0
v
Av
cos 2
L
(x Ct)
v
2
2
x Av sin L (x Ct) L
2v x 2
Av
cos 2
L
(x Ct) ( 2
L
)2
2v tx
Av
cos 2
L
(x Ct) ( 2
L
)2
C
C
u
4 2
L2
( 2 )2
u ( L )2 2
t
x
y
u v f v 0
t x y y
令u u u, v v v u为平均纬向风，常数，u 0 v为平均经向风，v 0 u u , v v
v u
x y
v
x (v) u (v) v f v (v) 0 t x x x y y x
2v u 2v v v 2v 0
罗斯贝和大气长波理论： /feature/rossby.htm
波速公式的推导
前提：假定大气运动是正压和水平无辐散 的，流型具有正弦波形式且宽度很大，南 北无变异。 原理：绝对涡度守恒原理 方法：小扰动方法
小扰动方法：也叫微扰动方法，是将非线性方
程进行线性化的一种，适合于用来定性分析大 气运动的某些基本性质。 基本思想：
较快反之，移动较慢；波长短时，移动 较快，反之较慢。
c. 当
u uc 时 (，2LC=)20，波静止， 为uc临界纬向风速 .
u时，uc波前进；
u 时uc，波后退。
同一纬度，波长越长，临界风速越大
同一波长，纬度越低，临界风速越大
d. L Ls 时4，2u C =20，u 波静止； Ls为临界波长. L>Ls，波后退； L<Ls，波前进。