第三章：大气低频变化2011
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东亚夏季风过程大气低频振荡的数值模拟研究
文 献标 识 码 ：Ａ Ｄ ｉ １． ６ ０ｉ ｎ１（ ４ ６ ．０００ ．１ ｏ： ０３ ９ ．ｓ ． Ｏ－９ ５ １．１ ４ ９ ｓ ０ ２ ０ 中 图分 类 号 ：Ｐ ５ ． ４ ６７
风 之 间 的 联 系 。 由于 南 海 海 温 异 常 的 研 究 多 偏 重 于
１ 引
言
诊 断分 析 ，数值 试 验 所 用 的模 式 也 多 是 分 辨 率 较 粗 的 大气 环 流模 式 。 因 此 有 必 要 利 用 高 分 辨 率 的 区 域
的特 征 ，有 助 于 了解 东亚 夏 季 风 的 变 化 规 律 及 异 常 原 因口。 对 季 风 区大 气 低 频 振 荡 的模 拟研 究 存 在 一 】 但
２ 模式简介 和试验方案
区域气候模式通过单 向嵌 套技术 ，利用全球大 气模式输 出的模 拟结果或实测资料来为区域气候模 式提供时变的边界条件 和初始场 ， 而提高分辨率。 从 相对于全球环流模式 ， 区域气候模式具有分辨率高、 对地形及 地表植 被有较好刻画 、拥有各种先进 的参 数化方案 等特点 ，是研 究区域气候变化 的有力工具
Ｒ ｇ Ｍ３ 作 为 较新 发 展 的 模 式 ，也 要 具 备 模 拟 大 气 ｅＣ
１８ 年 是 一个 赤 道 东 太 平 洋 冷 水 年 ，因此 可 被 ９８
认 为是一个海温正常年。何金海等 指出 ，１８ ９ ８年
夏 季 风 正 常 爆 发 在 ５ ５ ， 此 １８ 年 也 是 一 个 月 候 因 ９８ 季 风 爆 发 正 常 年 ， 生 在 １ ８ 年 的许 多 情况 可 以代 发 ９８
的大气 再分析资料 和 ＯＩＳ （ ｐｉ ｌ ｎｅ ｏ ｔ Ｓ ＴＯ ｔ ｌ Ｉｔ ｐ ｌ ｅ ｍａｙ ｒ ａｄ
风 之 间 的 联 系 。 由于 南 海 海 温 异 常 的 研 究 多 偏 重 于
１ 引
言
诊 断分 析 ，数值 试 验 所 用 的模 式 也 多 是 分 辨 率 较 粗 的 大气 环 流模 式 。 因 此 有 必 要 利 用 高 分 辨 率 的 区 域
的特 征 ，有 助 于 了解 东亚 夏 季 风 的 变 化 规 律 及 异 常 原 因口。 对 季 风 区大 气 低 频 振 荡 的模 拟研 究 存 在 一 】 但
２ 模式简介 和试验方案
区域气候模式通过单 向嵌 套技术 ，利用全球大 气模式输 出的模 拟结果或实测资料来为区域气候模 式提供时变的边界条件 和初始场 ， 而提高分辨率。 从 相对于全球环流模式 ， 区域气候模式具有分辨率高、 对地形及 地表植 被有较好刻画 、拥有各种先进 的参 数化方案 等特点 ，是研 究区域气候变化 的有力工具
Ｒ ｇ Ｍ３ 作 为 较新 发 展 的 模 式 ，也 要 具 备 模 拟 大 气 ｅＣ
１８ 年 是 一个 赤 道 东 太 平 洋 冷 水 年 ，因此 可 被 ９８
认 为是一个海温正常年。何金海等 指出 ，１８ ９ ８年
夏 季 风 正 常 爆 发 在 ５ ５ ， 此 １８ 年 也 是 一 个 月 候 因 ９８ 季 风 爆 发 正 常 年 ， 生 在 １ ８ 年 的许 多 情况 可 以代 发 ９８
的大气 再分析资料 和 ＯＩＳ （ ｐｉ ｌ ｎｅ ｏ ｔ Ｓ ＴＯ ｔ ｌ Ｉｔ ｐ ｌ ｅ ｍａｙ ｒ ａｄ
大气运动
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一、大气的水平运动
1 . 地转风随高度的变化－热成风 2 . 摩擦层中风随高度的变化 埃克曼螺线 （P90图3－28风速的分级
（见P91表3－14风力等级）
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二、大气环流
大气环流：指大范围内具有一定稳定性的各种气流运行的综合现象。
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一、大气的水平运动
2 . 梯度风 梯度风是指自由大气中作曲线运动的空气在水平气压梯度力、地转偏向 力、惯性离心力达到平衡时所形成的沿曲线等压线作水平等速运动的风。 梯度风的形成条件同地转风一样，也仅仅出现在高空自由大气中，但它 还要求气流运动的轨道必须是曲线。其运动的方向是沿曲线等压线作曲 线运动，风速随时间也没有变化，呈等速或匀速运动。在等压线闭合的 气压场中，空气会作圆周运动。 梯度风特点： 北半球低气压区的梯度风呈逆时针转动，高气压区的梯度风呈顺时针转 动，南半球则相反。 遵循白贝罗风压定律：北半球背梯度风而立，高压在 右，低压在左，南半球反之。
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二、大气环流
海陆风与东亚季风的相同差异：
相同之点：①海陆风和东亚季风都是由海陆热力差异引起的。 ②风向都有明显改变。
不同之处：①影响范围不同：海陆风仅限于沿海地区，而季风影响范围广大， 可深入陆地很远。 ②风向变化周期不同：海陆风以一天为变化周期而季风以一年为变化周期 。
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（2）考虑A、B----高低纬间热量不均，地转偏向力
----三圈环流
高纬环流
10 6
5
极地高压带 极地东风带
中纬环流
9 3 7
8
副极地低压带 中纬西风带 副热带高压带 4 东北信风带
高等天气学_历年博士考题详解
3. 低空急流；（2001 春）
对流层下部离地面 1-4km 层中的强风带；其中心风速一般大于 12m/s，最大可达 30m/s；短者仅 数百公里，长者可达数千公里。北半球低空急流一般为偏南或西南气流，多出现在副热带高压的 西侧或北侧边缘，但有台风移动到副热带高压西南侧时，也可出现东南来向的低空急流。低空急 流的风速具有明显的超地转特征，急流区域水平温度分布比较均匀，低空急流的左侧主要是上升 气流，而右侧是下沉气流。
18. CISK；（2002 秋，2004 秋）
第二类条件不稳定（CISK）是促进热带气旋形成和发展的一种正反馈机制。具体地：在热带对 流层中下部经常处于条件不稳定的情况下，当低空出现气旋型环流时，会因摩擦作用造成边界层 内的辐合，从而使水汽通过边界层顶向上输送，水汽凝结释放潜热使气柱中心变暖。这时地面气 压下降，气旋型环流加强促使摩擦辐合进一步加大，从而向上输送的水汽量增加，继续释放凝结 潜热加热对流层中下部，致使地面气压继续下降，气旋型环流进一步加强……如此循环往复，构 成使热带气旋发生发展的正反馈机制。
14. 上游效应；（2002 春）
亦称能量频散，西风带上游某地区长波系统发生某种显著变化之后，逐步影响到下游环流形势， 使之也发生转折性的变化。上游效应实际上是一种波动能量的传播现象，波动振幅的大小表示波 动能量的强弱。上游波动的发展是能量增大的表现，这种现象逐步向下游传播，使下游的长波也 随之加强，即能量增大，所以下游槽脊的发展能量可以被认为是从上游传播而来。
9. 大气长波（罗斯贝波）；（2001 秋，2003 秋）
大气长波亦称罗斯贝波（Rossby Wave），指在对流层中上层，气压场或流场中出现的一种波长 为 5000-6000km 的波动。大气长波是由于 β 效应所产生的，其周期约 2-3 天，在北半球纬向波 数约为 3-5。在正压、无辐散的情况下，大气长波的相速度为：
《物理因子治疗技术》第3章 低频电疗法(概述)
频电疗法。
概 述
低频电流的特点是：
电作用；
电流强度增减的变化或电压升降的变化；
对感觉神经和运动神经有较强的刺激作用；
无明显热作用。
概述
1.用于刺激神经肌肉、使肌肉收缩的低频电疗法
四 2.主要用于镇痛或促进局部血液循环的低频电疗法 种 类 型 3.主要用于促进骨折和伤口愈合的低频电疗法
4.以其专项治疗作用命名的低频电疗法
概 述
一、低频电流的分类及各参数及其的意义
（一）低频电流的分类
按波型：有三角波、方波、梯形波、正弦波、 阶梯波、指数曲线波等。 按有无调制：分为调制型和非调制型两种。 按电流方向：分为单相和双相。
概 述
低频脉冲电流的参数
频率（f）
周期（T） 波宽 波幅
第三章 低频电疗法
内
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节 第八节 第九节 第十节
容
概述 神经肌肉电刺激疗法 功能性电刺激疗法 经皮电神经刺激疗法 感应电疗法 间动电疗法 超刺激电疗法 电睡眠疗法 直角脉冲脊髓通电疗法 高压低频电疗法
第一节
概
述
概述
医学上把频率1000Hz以下的脉冲电流称作低 频电流（low frequency electrotherapy ） 或低频脉冲电流。 应用低频脉冲电流来治疗疾病的方法称为低
占空因数
通断比 脉冲间歇时间
概
述
二、 治疗原理及治疗作用 兴奋神经肌肉组织 镇痛 改善局部血液循环 其他治疗作用
6.1定常波理论
高等大气环流
孙照渤 朱伟军
பைடு நூலகம்
南京信息工程大学 大气科学学院
Nanjing, China, July 2005
高等大气环流
0. 引言 1. 1980年1月和7月全球大气环流的若干特征 (Ch1: P1-23) 2. 气候平均定常波：观测证据 (Ch2: P24-52) 3. 低频大气变化的观测研究 (Ch3: P53-94) 4. 热带外地区对流层中定常和准定常涡动：理论 (Ch6: P126-174) 5. 瞬变涡动及其与平均气流的相互作用 (Ch7+Ch8: P175-246) 6. 海气相互作用 (Ch11: P321-356)
6. 热带外地区对流层中定常 或准定常涡动：理论
本章的主要内容：Rossby波的纬向传播、经向 传播和垂直传播。并对地形和热力作用进行讨论。有 许多新概念：临界纬度、转向点、共振、吸收、反射 等。
4.1 引言
一、大气环流是纬向非对称的 从观测事实可以清楚地说明这一点。至于以往用纬向对称研究也是仅揭露 大气中的一部分特征。 二、纬向非对称是地球表面的非对称性引起的，具有复杂性特点。 1. 地表面的非对称性：海陆分布、山地等等不对称性。 2. 大气对地表作用的反馈过程，例如：海温、地面反照率、地面湿度表现的 特征。 3. 即使不考虑反馈过程，其困难性仍然存在。例如：潜热释放，大尺度瞬变 波引起的动量、热量混合依赖于边界条件和强迫波结构。——但是目前还 不太清楚。
三、本章讨论涉及的科学问题：
1. 决定大气行星尺度定常波结构中地形作用和纬向非对称加热 作用哪一个更重要些？ 2. 大气中低频变化在多大程度上是与异常强迫有关？ 3. 为什么地形强迫的正压模式大气与实际大气如此接近？ 4. 强迫定常波可能是共振波吗？（传播过程产生）
第二章大气波动学
第二章 大气波动学
王文
2012年2月 wangwen@
第三章 自由大气中的重力波
wangwen@
2010年4月
重力波可能引起各种中尺度环流以及动力学现象，包 括触发对流性风暴、传输能量和动量等，因此具有重 要意义。我们将对重力波的特征、性质、结构及其对 天气的影响作一简要的介绍。 重力波的观测特征及天气背景 重力波是因静力稳定大气受到扰动而产生的惯性振荡 的传播。当气块受到扰动离开平衡高度向上移动时绝 热冷却，重力使其回复到平衡位臵。而当气块继续向 下运动时，气块绝热增温，浮力使其回复到平衡位臵 去。这种振动向外传播便形成波动，由于引起气块上 下移动的力是重力或浮力，因此这种波叫重力波或浮 力波。
当层结稳定，即γ<γd时，c2>0，方程(3.51)是双曲型的， 这是重力惯性波方程。
它有形式解
(3.52) 其中k，l为x，y方向的波数，将(3.52)代入(3.51)得 (3.53) 2 c 2 (k 2 l 2 ) f 2 现在我们可以从(3.51)式来说明重力波的发生发展过 程，设初始状态下，高层(250 hPa)上是地转风平衡的， 1 g1 21 / f，低层(750 hPa)也是地转风平衡的， 即 3 g 3 23 / f ，两层之间的涡度差，符合热成风 即 关系，即 d 2d / f gT ；按(3.50)式，显然此时 ∂ω2/∂t=0，这时没有振动，没有重力波。 设在t时刻，在1~3层之间有了暖平流。则引起Φd增大， 2 2 2 增大， d 减小，若此时 设Φ1不变，则Φ3减小， 流场上的热成风涡度δd不变，则由于在厚度场上的热 成风涡度 / f 减小，而出现 d 2 d / f 的情况。
Uccellini和Koch(1987)等综合以上两种动力条件，提 出了一个与高空急流相联系的中尺度重力波发生的天 气学概念模式，如图9.5.1所示。在高空急流大风速中 心(大风核)下游的高空槽前急流出口区，当实际风大 风核(V)，脱离位于槽底的大风核(Vg)而向槽前等高线 拐点轴移动时，由于地转调整，中尺度重力波开始产 生于300 hPa槽前等高线拐点 轴(虚线)附近，向前发展， 最后消失于脊线(点线)附 近。重力波活动区如图中 阴影区所示，南界是地面 暖锋或准静止锋，北界是 高空急流轴线。
王文
2012年2月 wangwen@
第三章 自由大气中的重力波
wangwen@
2010年4月
重力波可能引起各种中尺度环流以及动力学现象，包 括触发对流性风暴、传输能量和动量等，因此具有重 要意义。我们将对重力波的特征、性质、结构及其对 天气的影响作一简要的介绍。 重力波的观测特征及天气背景 重力波是因静力稳定大气受到扰动而产生的惯性振荡 的传播。当气块受到扰动离开平衡高度向上移动时绝 热冷却，重力使其回复到平衡位臵。而当气块继续向 下运动时，气块绝热增温，浮力使其回复到平衡位臵 去。这种振动向外传播便形成波动，由于引起气块上 下移动的力是重力或浮力，因此这种波叫重力波或浮 力波。
当层结稳定，即γ<γd时，c2>0，方程(3.51)是双曲型的， 这是重力惯性波方程。
它有形式解
(3.52) 其中k，l为x，y方向的波数，将(3.52)代入(3.51)得 (3.53) 2 c 2 (k 2 l 2 ) f 2 现在我们可以从(3.51)式来说明重力波的发生发展过 程，设初始状态下，高层(250 hPa)上是地转风平衡的， 1 g1 21 / f，低层(750 hPa)也是地转风平衡的， 即 3 g 3 23 / f ，两层之间的涡度差，符合热成风 即 关系，即 d 2d / f gT ；按(3.50)式，显然此时 ∂ω2/∂t=0，这时没有振动，没有重力波。 设在t时刻，在1~3层之间有了暖平流。则引起Φd增大， 2 2 2 增大， d 减小，若此时 设Φ1不变，则Φ3减小， 流场上的热成风涡度δd不变，则由于在厚度场上的热 成风涡度 / f 减小，而出现 d 2 d / f 的情况。
Uccellini和Koch(1987)等综合以上两种动力条件，提 出了一个与高空急流相联系的中尺度重力波发生的天 气学概念模式，如图9.5.1所示。在高空急流大风速中 心(大风核)下游的高空槽前急流出口区，当实际风大 风核(V)，脱离位于槽底的大风核(Vg)而向槽前等高线 拐点轴移动时，由于地转调整，中尺度重力波开始产 生于300 hPa槽前等高线拐点 轴(虚线)附近，向前发展， 最后消失于脊线(点线)附 近。重力波活动区如图中 阴影区所示，南界是地面 暖锋或准静止锋，北界是 高空急流轴线。
第三章 真空技术基础与等离子体
碰撞分子百分数：
f 1-Nd 1-e-dl N0
d: 分子行进距离 若自由程足够大：f≈ d / l
.
真空的获得
• 产生真空的过程——抽气；工具——真空泵
• 单位时间抽出的气体体积——抽气速率
• 真空泵工作足够时间后所达到的最低气压 ——极限真空
• 不同类型的真空泵有特定的工作范围，通常 需要两级联合才能达到高真空以上。从大气 开始的叫“前级泵”，从低气压开始工作的 叫“次级泵”。
•油的蒸汽压应当在常 温下低于10-4 Pa ，而 在工作时尽可能高， 高热稳定性和化学稳 定性
.
•可能有回油污染
涡轮分子泵（分子泵）
•纯机械运动，高速 转子叶片对气体加 压 •抽气速率1000 l /s •无回油污染问题
.
低温吸附泵（低温泵）
•通过20K以下低温 凝聚气体分子 •需前级泵 •具有最高极限真空 度 •无回油污染问题 •工作后需再生处理
.
.
.
氩离子对不同元素的溅射产额
.
.
.
.
.
.
磁控溅射
.
磁控溅射靶
等离子体
磁道 靶 冷却水 磁体
.
.
.
平衡和非平衡磁控溅射的比较
非 平 衡 技 术 提 高 轰 击 工 件 的 离 子 电 流
.
1 fold Mag 1
Mag 2 Ti
Mag 3
N polar S polar
Mag 4 Ti
.
.
.
.
.
.
离子注入
非平衡过程，高固溶度 • 直射性
低热过程
• 处理深度浅
无变形，不改变精度 • 注入元素离子化需专门设备
f 1-Nd 1-e-dl N0
d: 分子行进距离 若自由程足够大：f≈ d / l
.
真空的获得
• 产生真空的过程——抽气；工具——真空泵
• 单位时间抽出的气体体积——抽气速率
• 真空泵工作足够时间后所达到的最低气压 ——极限真空
• 不同类型的真空泵有特定的工作范围，通常 需要两级联合才能达到高真空以上。从大气 开始的叫“前级泵”，从低气压开始工作的 叫“次级泵”。
•油的蒸汽压应当在常 温下低于10-4 Pa ，而 在工作时尽可能高， 高热稳定性和化学稳 定性
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•可能有回油污染
涡轮分子泵（分子泵）
•纯机械运动，高速 转子叶片对气体加 压 •抽气速率1000 l /s •无回油污染问题
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低温吸附泵（低温泵）
•通过20K以下低温 凝聚气体分子 •需前级泵 •具有最高极限真空 度 •无回油污染问题 •工作后需再生处理
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氩离子对不同元素的溅射产额
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磁控溅射
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磁控溅射靶
等离子体
磁道 靶 冷却水 磁体
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平衡和非平衡磁控溅射的比较
非 平 衡 技 术 提 高 轰 击 工 件 的 离 子 电 流
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1 fold Mag 1
Mag 2 Ti
Mag 3
N polar S polar
Mag 4 Ti
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离子注入
非平衡过程，高固溶度 • 直射性
低热过程
• 处理深度浅
无变形，不改变精度 • 注入元素离子化需专门设备
大气科学2011年第35卷总目次
长江 中下游汛期降水优化多 因子组合 客观定量 化预测研 究
…………… 李香 淑 郭学 良 付丹红 郭学 良 李宏宇
封 国林
…………………… …………………………… 何晖
………………………… 王启光
含水量累积 区与冰雹增 长行 为之数值模 拟 … …… ……………………………………………………… 郑凯琳
…………………………………… …… …… …… 李子华
刘端 阳
…………… …… …… ………………… 李嘉伟 赵坤 苏爱芳 张人禾
朱佩君 张廷龙
韩 志伟 （ ５） ５ 王明筠 （ ８） ６
登 陆台风卡努 （ ５ ５ ０ １）内核区环流结构 特征分析 ……………． ． Ｑ ． Ｏ ……… …… …… … 魏超时 ． Ｏ ｂ Ｐ 典型南涝 （ ）北旱 （ ）梅雨大气环流特征差异及动力诊 断分析 ……… …… …… 牛若芸 旱 涝 ２０ ０ ９年 ６月 ３ ～４日黄淮地 区强飑线成 熟阶段 特征分析 ……… …… … 孙 虎林
… … … … … … … … …
宣越健
华北汛期降水月 内时间尺度周期振荡 的年代 际变化分析
… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … …
……… …… ………………………………… 刘海文
… … …
丁一汇 （ ５ ） １ ７
周定文 （ ６ ） １ ８
青藏高原夏季 ５ ０ｈ ａ 向风 的时空演变特征及其 与我 国降水的关系 …………………………………………………… ０ Ｐ 纬 朱 丽华 范广洲 董一平 王炳赞 华维
２０ ０ ７年淮河流域强降水过程 的水汽输送 特征 分析 …… …………………………… 江志红
近 ４ 年城市化 发展 对北 京区域气 候的影响分析 … ……………………………………………… 赵娜 ８
…………… 李香 淑 郭学 良 付丹红 郭学 良 李宏宇
封 国林
…………………… …………………………… 何晖
………………………… 王启光
含水量累积 区与冰雹增 长行 为之数值模 拟 … …… ……………………………………………………… 郑凯琳
…………………………………… …… …… …… 李子华
刘端 阳
…………… …… …… ………………… 李嘉伟 赵坤 苏爱芳 张人禾
朱佩君 张廷龙
韩 志伟 （ ５） ５ 王明筠 （ ８） ６
登 陆台风卡努 （ ５ ５ ０ １）内核区环流结构 特征分析 ……………． ． Ｑ ． Ｏ ……… …… …… … 魏超时 ． Ｏ ｂ Ｐ 典型南涝 （ ）北旱 （ ）梅雨大气环流特征差异及动力诊 断分析 ……… …… …… 牛若芸 旱 涝 ２０ ０ ９年 ６月 ３ ～４日黄淮地 区强飑线成 熟阶段 特征分析 ……… …… … 孙 虎林
… … … … … … … … …
宣越健
华北汛期降水月 内时间尺度周期振荡 的年代 际变化分析
… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … …
……… …… ………………………………… 刘海文
… … …
丁一汇 （ ５ ） １ ７
周定文 （ ６ ） １ ８
青藏高原夏季 ５ ０ｈ ａ 向风 的时空演变特征及其 与我 国降水的关系 …………………………………………………… ０ Ｐ 纬 朱 丽华 范广洲 董一平 王炳赞 华维
２０ ０ ７年淮河流域强降水过程 的水汽输送 特征 分析 …… …………………………… 江志红
近 ４ 年城市化 发展 对北 京区域气 候的影响分析 … ……………………………………………… 赵娜 ８