台风中的涡旋Rossby波和螺旋结构

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该文首先从正交模方法入手,介绍了经典Rossby波,并且对台风螺旋结构的图样及经典Rossby波的螺旋斑图也进行了相关的介绍.该文第二部分,对涡旋Rossby波的进行了详细的介绍,并且对近期内的一些关于涡旋Rossby波的研究做了介绍,对经典Rossby波和涡旋Rossby波进行比较.该文第三、第四、第五部分是该文的重点,也是该论文所做的一些研究工作.第三部分考虑了存在基本气流条件下的涡旋Rossby波,将涡度方程化为Schrodinger方程,并且应用Hankel变换对方程进行求解.第四部分考虑存在Rayleigh摩擦条件下的台风的螺旋结构,考虑Rayleigh摩擦和Newton冷却,并且认为Rayleigh摩擦系数和Newton冷却系数相等(同为μ).设粘性力为(-μu,-μv,-μw),热传导为-μgθ/θ<,0>(g为重力加速度),并且考虑带有降水条件下台风的定常运动和螺旋斑图,在牛顿第二运动定律的基础上,在垂直方向的运动方程中加入了扰动降水量一项(а/аt-ν<,0>а/аz)m=Aw,并讨论了加入这一项的合理性和物理意义,重点考虑了在降水条件下台风的运动特征,同时求得了三维定常流场中的水平速度,其中的三维流场构成了物理空间的一个非线性自治动力系统.研究指出:根据台风运动的定常解,台风的下层中心是低气压且是正垂直涡度(气旋式涡度)和水平辐合,上层中心是高气压(反气旋式涡度)和水平辐散.根据台风自治动力系统所获得的两个鞍—焦点很好地说明了台风的螺旋斑图,下层空气螺旋向向内,引起台风中心附近的上升运动,上层空气螺旋向外引起台风外围的下沉运动,这些都与实际台风结构相似.文中阐明:在考虑降水量的影响后,台风仍然具有螺旋斑图的特征.其中地球的旋转和大气粘性对台风的螺旋结构的影响也是至关重要的.第五部分是在第四部分的基础上,进一步进行研究工作,重点考虑了非线性条件时台风的螺旋结构,定常情况(非线性存在)时,将方程组改写成二维时(x,y)的情况,引入平面极坐标(r,θ)后,考虑最简单的对数螺旋是θ=αlnr,所以令η≡θ-αlnr=θ-αξ,得到ψ=βlnr-μ/2η+21n(C<,1>cosmη+C<,2>sinmη)+c,说明ψ呈螺旋结构,讨论一个最简单的情况,令G(η)=F′(η)=k时,有ψ=κη+βlnr=κθ+(β-α)lnr,可以看到该式表征的是一类对数螺线,所以在二维(x,y)时,台风仍然具有螺旋斑图的特征.
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