理論氣象

李永安 主持

  本實驗室研究的主要重點在於針對大氣動力的基本機制進行理論上的探討 。我們一方面經由對控制方程式的簡化來進行動力機制的理論探討。另一面我 們也藉由對大此度環流的診斷分析來驗證理論的正確性和可能的應用。近幾年 來由於意識到等熵坐標對於大氣動力具有簡化的功能,我們一直致力於此坐標 的應用與推廣。經由不斷的研究與改進目前已有不錯的成果。大體而言我們獲 致了如下的成果:

一、成功的利用等熵坐標把連續大氣簡化成改良的二層模式。此模式可以把密 度成層的效應包含在方程式中,因此可以讓我們更清楚了解它對於大氣動力的 影響。

二、由於意識到傾斜的等熵面會與邊界面相交,因此得知斜壓不穩定與傾斜的 等熵面上的正壓不穩定具有相當的關係。因為正壓不穩定是二維的,所以這種 相當的關係可以讓我們經由傾斜的等熵面上的正壓不穩定更易於了解大氣的動 力過程。

三、我們利用相當位溫的特性把等熵坐標的觀念推廣到濕大氣,成功的把濕大 氣的方程式轉換到以相當位溫為垂直坐標的濕等熵座標。在此坐標中我們發覺 濕氣對於大氣動力主要的影響乃在於製造一個內邊界面。由於濕大氣的方程式 在此坐標中與在等熵坐標中非常相似,因此濕等熵坐標可以有效的簡化濕大氣 的動力過程。經由這種簡化我們可以更容易也更清楚的探討濕大氣的現象與動 力過程。

四、由於濕等熵坐標的特點在於內邊界面的存在,我們利用濕等熵坐標把連續 大氣簡化成改良的三層模式並探討其斜壓不穩定的特性。其結果與傳統的三層 模式相似。這更加證實了我們認為濕氣對於大氣動力主要的影響乃在於製造一 個內邊界面的說法。

  同樣的由於濕等熵坐標的特點在於內邊界面的存在,我們利用濕等熵坐標 探討轉折且傾斜的濕等熵面上的正壓不穩定的特性。由於濕等熵面的轉折能有 效的減小南北方向的尺度,因此我們認為它可以相當合理的解釋鋒面與雨帶的 成因。

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