大气科学
大氣科學
대기과학
CHINESE JOURNAL OF ATMOSPHERIC SCIENCES
2012年
3期
645-656
,共12页
多级扰动法%尺度分析%修正的基本态垂直廓线
多級擾動法%呎度分析%脩正的基本態垂直廓線
다급우동법%척도분석%수정적기본태수직곽선
在尺度分析的基础上,利用大气垂直运动方程中各项量级的分布特点,提出了多级扰动法.通过它可以使该方程中量级最大的垂直气压梯度力项(VPGF)和重力项(G)的相应扰动项的量级随级次n的增加明显减小,而其他项的量级不变;而且,方程中最大的垂直截断误差的量级也随n的增加而减小,直到高级扰动项不再是扰动方程中仅有的最大项时为止.另外,因截断误差的量级和被离散项的量级成正比,在方程中VPGF的截断误差就是该方程中最大的垂直截断误差,可以表示该方程的总的垂直截断误差.故垂直气压梯度力扰动项的量级的减小还可以使该方程中最大的垂直截断误差减小,用多级扰动法可以使最大垂直截断误差控制在可容许的范围内,使垂直气压梯度力扰动项和重力扰动项计算准确,可以较好地描写对流活动.这样,最大垂直截断误差对倾向的影响就不致歪曲或掩盖垂直柯氏力项和曲率项对倾向的贡献.还可以证明:扰动平衡方程的解是静力扰动.多级扰动法实质上是多次利用扰动平衡方程的解,从低级扰动中扣除其所含和解大小相同的静力扰动部分,使高一级扰动项的量级减小,达到其与其他项量级接近,以减小方程中的最大量级差的一种方法.而且,n的变化不影响方程的性质.可以说,多级扰动法使大气基本态垂直廓线有较大的改善,使其与大气实际垂直廓线很接近,通过静力平衡,使基本模式大气不包含垂直声波.
在呎度分析的基礎上,利用大氣垂直運動方程中各項量級的分佈特點,提齣瞭多級擾動法.通過它可以使該方程中量級最大的垂直氣壓梯度力項(VPGF)和重力項(G)的相應擾動項的量級隨級次n的增加明顯減小,而其他項的量級不變;而且,方程中最大的垂直截斷誤差的量級也隨n的增加而減小,直到高級擾動項不再是擾動方程中僅有的最大項時為止.另外,因截斷誤差的量級和被離散項的量級成正比,在方程中VPGF的截斷誤差就是該方程中最大的垂直截斷誤差,可以錶示該方程的總的垂直截斷誤差.故垂直氣壓梯度力擾動項的量級的減小還可以使該方程中最大的垂直截斷誤差減小,用多級擾動法可以使最大垂直截斷誤差控製在可容許的範圍內,使垂直氣壓梯度力擾動項和重力擾動項計算準確,可以較好地描寫對流活動.這樣,最大垂直截斷誤差對傾嚮的影響就不緻歪麯或掩蓋垂直柯氏力項和麯率項對傾嚮的貢獻.還可以證明:擾動平衡方程的解是靜力擾動.多級擾動法實質上是多次利用擾動平衡方程的解,從低級擾動中釦除其所含和解大小相同的靜力擾動部分,使高一級擾動項的量級減小,達到其與其他項量級接近,以減小方程中的最大量級差的一種方法.而且,n的變化不影響方程的性質.可以說,多級擾動法使大氣基本態垂直廓線有較大的改善,使其與大氣實際垂直廓線很接近,通過靜力平衡,使基本模式大氣不包含垂直聲波.
재척도분석적기출상,이용대기수직운동방정중각항량급적분포특점,제출료다급우동법.통과타가이사해방정중량급최대적수직기압제도력항(VPGF)화중력항(G)적상응우동항적량급수급차n적증가명현감소,이기타항적량급불변;이차,방정중최대적수직절단오차적량급야수n적증가이감소,직도고급우동항불재시우동방정중부유적최대항시위지.령외,인절단오차적량급화피리산항적량급성정비,재방정중VPGF적절단오차취시해방정중최대적수직절단오차,가이표시해방정적총적수직절단오차.고수직기압제도력우동항적량급적감소환가이사해방정중최대적수직절단오차감소,용다급우동법가이사최대수직절단오차공제재가용허적범위내,사수직기압제도력우동항화중력우동항계산준학,가이교호지묘사대류활동.저양,최대수직절단오차대경향적영향취불치왜곡혹엄개수직가씨력항화곡솔항대경향적공헌.환가이증명:우동평형방정적해시정력우동.다급우동법실질상시다차이용우동평형방정적해,종저급우동중구제기소함화해대소상동적정력우동부분,사고일급우동항적량급감소,체도기여기타항량급접근,이감소방정중적최대량급차적일충방법.이차,n적변화불영향방정적성질.가이설,다급우동법사대기기본태수직곽선유교대적개선,사기여대기실제수직곽선흔접근,통과정력평형,사기본모식대기불포함수직성파.