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* (9.24) (9.25)代入 连续性方程 * (9.24) (9.25)代入 连续性方程 * 行星波,或者 Rossby 波, 为中纬度大气长波 * 再考虑cy, 在北半球, 相速度c=(cx,cy)向西传播, 西南传播, 西北传播, 但是不能向东传播 * 长波, 群速度向西传播; 短波, 群速度向东传播-----频散波 相速度 向西传播 * 等频率线的法线梯度, 为群速度 (9.27) (9.27) * Measurements of Rossby wave speeds Rossby 波为慢波 (频率低, 速度小) 25 km/day 8 km/day 50 S 50 N Equator Kelvin wave: 250 km/day 2.8 m/s 向西的相速度 (cm/s) Rossby波在海洋环流中也扮演重要角色。大洋西部强海流的形成、厄尔尼诺的循环、海洋生物(如海洋浮游生物)的区域分布,都与Rossby波的传播有关. Rossby波的色散关系表明,Rossby波的位相传播速度与波长有关,因此,它们是频散波。Rossby的学生叶笃正(Yeh, 1949)首先从理论上研究了大气长波的频散性质,指出大气长波的能量是以群速度传播的。这个理论不仅清楚地解释了在西风带上的槽脊扰动发生发展的上下游效应,而且也为后来的大气遥相关动力学奠定了理论基础,成为大气动力学的经典理论之一。 按其波长的长短,Rossby波可以分为两类 天气尺度波(波长在几千千米) 行星尺度波(波长与地球半径相当或者更长) 天气尺度波的发生发展与大气的南北向温度梯度以及风速的垂直切变密切相关,因此它们被称为斜压不稳定波,气象上俗称气旋波。 一般认为,行星波是由于地形和非绝热加热强迫而产生的。 提问: Rosby波的性质 ? Lecture 13-B Topographic Wave 地形波 * * 1. A weak and uniform bottom slope 2. Constant Coriolis parameter 3.Align y-axis with the direction of topographic gradient H0 :mean reference depth α:the bottom slope * the temporal Rossby number is expected to be comparable to α shallow water equations (SWEs) (9.37a) (9.37b) (9.37c) Capitalizing on the smallness of the time-derivative terms, we take in first approximation the large geostrophic terms Substitution of these expressions in the small time derivatives yields, to the next degree of approximation (9.37a) (9.37b) (9.37c) (9.38b) (9.38a) Replacement of the velocity components, u and v, by their last expressions this last equation has constant coefficients and a solution of the Fourier type,cos(kxx + kyy ? ωt), can be sought. The dispersion relation follows: (9.39) (9.41) (9.40) (9.42) Upper bound when is the very long waves The frequency can rewrite * 在北半球, 观察者沿波的传播方向, 浅水区在右侧, 深水在左侧 topographic waves propagate in the Northern Hemispherewith the shallower side on their right.(α0) * 存在最大频率 限制, 为慢波, 有最大速度限制 * 若200米高度在200千米尺度变化 (a0=10-3), 北纬27o, 沿着等高线波长为150km的地形波, 则地形波 周期为4.6天, 波的向速度为0.38 m/s * 行星波 北 南 浅 深 地形波 势涡守恒 * 为摄动法展开时最低阶近似 (1.) 余日豪(2.2
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