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题名正压地转流的空间不稳定
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作者
林一骅
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机构
中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG)
中国科学院大学地球与行星科学学院
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出处
《大气科学》
CSCD
北大核心
2024年第3期837-842,共6页
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基金
国家自然科学基金项目42275057、42230403、42075008。
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文摘
与时间不稳定一样,空间不稳定也是地球流体中扰动发生发展的重要机制。基于标准模方法,研究了正压地转流对于小扰动的空间不稳定问题,并得到发生空间不稳定的必要条件。该必要条件指出,若正压地转流可能发生空间不稳定,其位涡对于纬度的偏微商与小扰动相对于该地转流的相速必须在某些纬度带异号。在附加适当的限制的情况下,空间不稳定与时间不稳定满足相同的必要条件,即Rayleigh–Kuo定理和Fjørtoft定理。
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关键词
地转流动
正压
空间不稳定
必要条件
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Keywords
Geostrophic flow
Barotropic
Spatial instability
Necessary conditions
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分类号
P401
[天文地球—大气物理学与大气环境]
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题名再论地转流的正压不稳定
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作者
林一骅
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机构
中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG)
中国科学院大学地球与行星科学学院
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出处
《大气科学》
CSCD
北大核心
2023年第6期1723-1730,共8页
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基金
国家自然科学基金项目42275057、42230403,国家自然科学基金项目(中国民用航空局联合研究基金重点项目)U2033207。
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文摘
本文研究了考虑地转约束的情况下,正压不稳定的必要条件,并基于能量学和位涡动力学理论,对正压不稳定的必要条件的物理含义进行了诠释。对于满足地转平衡的基本流,瑞利—郭晓岚定理[(Rayleigh,1880)、Kuo(1949,1973)]修正为:若地转流可能出现不稳定,其位涡梯度需在某个纬度取极值。Fjortoft定理(Fjortoft,1950)相应地成为:若地转流可能出现不稳定,需满足Q_(y)(位涡的经向梯度)与U-U_(s)(地转流速度与Q_(y)为零处的地转流速度之差)同号。即由原结论中的绝对涡度修正为位涡,这是地转约束也是位涡约束的结果。研究指出满足能量关系是正压不稳定可能出现的能量学要求,瑞利—郭晓岚定理是正压不稳定可能出现的位涡动力学条件,而Fjortoft定理则是能量学与位涡动力学两种要求的协调,能量关系、瑞利—郭晓岚定理和Fjortoft定理三者均须满足,正压不稳定才有可能发生。
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关键词
地转流动
正压不稳定
必要条件
能量学
位涡动力学
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Keywords
Geostrophic flow
Barotropic instability
Necessary conditions
Energetics
Potential vorticity danamics
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分类号
P401
[天文地球—大气物理学与大气环境]
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