大地形附近气流爬绕运动的-气象科学.PDF

维普资讯 第 9卷 第 l期 气 象 科 学 Vo1．9，No．1 1989年3月 SCIENTIA M ETEOROLOGICA SIN ICA M ar，1989 大地形附近气流爬绕运动的 一 个动力学分析 邹 坚 峰 (南京大学六气科学系 ) 提 要 本文在正压条件假设下，对一组 坐标系中的运动方程作无量纲处理，引入地形坡 度特征 参数，用动力学方法初步分折得到_了大地形纯动力作用所产生 的流场爬坡和绕坡这两种形式 ，比 较 了各种地形坡度情况下爬绕成份的相对大小 。指 出爬坡在地形南北坡的差异及其物理成 因 。 最后本文还简单探讨了陡坡地形跗近绕流调整快变过程 的机制 。 一 、 引 言 地形 的动力作用使经过地形的气流发生爬坡和绕坡，气流对于作为永久性强迫源的地形 的这称动力响应是大气环 流中的一个不可忽略的过程，如青藏高原东部 自拣 亚大槽和南豁的 孟加拉湾低槽都 与西风气流在高原上的爬绕运动直接有关 由于气流的爬坡祀绕坡对环流场 所产生的天气气候影响是不同的，因此在包含地形的数值模式中，必定会影响到计算结果 在 目前，有些数值预报模式研究中对这个 问题相当重视 。1978年，钱永甫等 人 [1]在 一个包 含地形的两层模式中人为引入了绕流调整，假设当地形坡度 lzsl≥O．oo2g~，气流 均 为 绕 流 试验结果证 明，这种假设 “改进 了高原及其周 围地 区预报场的细微结构” 本文 的 目的 是用动力学方法来探讨在纯地形动力作用下，大地形附近正压纬向气流爬绕成份灼相对大小 以及爬绕的物理机制等问题 ，以此给包含地形 的数值模式在一定的地形坡度下考虑绕流调整 提供一个初步 的动力学依据 。 本文利用一组 a坐标系中的运动方程进行讨论，由于在 a坐标系中边界 条 件 巳齐 次 化，地形的动力作用直接出现在方程 中，因此使问题 比较直观，也比较简单。 1979年 陈 秋 士 曾对迭组方程作过一些物理过程的动力学分析[ ，本文是在这个工作的启发下展 开 讨 论 的。 1988年 2月15日收到．1988~6fll2日收到修改稿 ’现在气象出版社工作 维普资讯 气 象 科 学 9卷 二、原始方程的简化 D 采J-f；o坐标系，即d= ， =Ⅱ(x、y、t)表示地面气压 。在这样的坐标 系中， 水平动量 方程、连续方程及静力平衡方程 的形式如下 t。 ：=一 一 一 V (1) ’ ：(鲁+ )+V·+等=。 ㈩ a a口 ： 一 o (3) (1)式中略去 了摩擦耗散作用。设Ⅱ 。(x，y)+ (x，y，t)， 《1，其中Ⅱ。(x，y)纯 由地 形起伏所决定，Ⅱ (x，y，t)可作为地形面上气压随时间的一个扰 动 值。取 水 平 尺 度L一 】O00km，根据文献 [2]尺度分析可得 △ o～ 1O hPa， A ~ lOhPa 这时有关地而气压 鸯项 的鼍级为 努～ ，～ ～