气象科技
氣象科技
기상과기
Meteorological Science and Technology
2015年
5期
849-857
,共9页
大气环流%风系%副热带高压%太阳较差自转%季节变化%太阳辐射
大氣環流%風繫%副熱帶高壓%太暘較差自轉%季節變化%太暘輻射
대기배류%풍계%부열대고압%태양교차자전%계절변화%태양복사
atmospheric circulation%mean zonal wind%subtropical high%solar differential rotation%seasonal variation%solar radiation
利用N-S(Navier-Stokes)方程和一个基本假设推导出星体大气平均纬向风和平均气压公式,根据公式讨论了地球大气纬向风系和平均气压以及副热带高压的成因并进行了数值模拟.结果发现,地球大气纬向风是大气微团密度与基准大气密度存在差异而形成的,大气微团的密度大于(小于)基准密度,则为西风(东风);密度的差距越大,风速越强.在中高纬度地区大气微团吸收的太阳辐射少而向空间辐射多,导致其密度变大,因此在中高纬度盛行西风;而在低纬度地区,因为吸收的太阳辐射多使大气微团密度变小而盛行东风.夏季(冬季)太阳辐射增强(减弱)使得大气微团密度变小(增大),进而导致中高纬度地区西风减弱(增强)和低纬度地区的东风加强(减弱).风速的大小还与纬度的余弦成正比,这就使得最大西风带位于中纬度地区而不是大气微团密度最大的极地附近;也使得最大的东风不是发生在太阳直射点附近而是靠近赤道一侧.根据气压公式和大气密度的经向差异可以得出中高纬度区域气压随纬度的升高而减小的分布特征,而太阳辐射所造成低纬地区密度的减小是该区域气压大于中高纬度的主要原因;在赤道上纬度的正弦为零,使得气压在赤道上存在极小值,导致了赤道槽和副热带高压的形成,且太阳辐射越强、副热带高压越强.因为纬度正弦因子的存在,使得副高脊线总是位于太阳直射点的向极一侧.在假定太阳大气为理想气体的情况下,由N-S方程推导出太阳大气自转角速度随纬度的变化公式,由此解释了太阳较差自转的成因在于低纬地区的大气微团密度大于高纬度,并且在赤道上大气微团的密度最大.该公式与观测得到的经验公式在略去高阶小项后一致.由此认为,太阳大气的运动在形成机制上与地球大气没有区别,不同的是在太阳表面没有象地球表面那样受太阳辐射的影响,N-S方程是所有星体(包括恒星、行星)大气共同遵守的动力方程.
利用N-S(Navier-Stokes)方程和一箇基本假設推導齣星體大氣平均緯嚮風和平均氣壓公式,根據公式討論瞭地毬大氣緯嚮風繫和平均氣壓以及副熱帶高壓的成因併進行瞭數值模擬.結果髮現,地毬大氣緯嚮風是大氣微糰密度與基準大氣密度存在差異而形成的,大氣微糰的密度大于(小于)基準密度,則為西風(東風);密度的差距越大,風速越彊.在中高緯度地區大氣微糰吸收的太暘輻射少而嚮空間輻射多,導緻其密度變大,因此在中高緯度盛行西風;而在低緯度地區,因為吸收的太暘輻射多使大氣微糰密度變小而盛行東風.夏季(鼕季)太暘輻射增彊(減弱)使得大氣微糰密度變小(增大),進而導緻中高緯度地區西風減弱(增彊)和低緯度地區的東風加彊(減弱).風速的大小還與緯度的餘絃成正比,這就使得最大西風帶位于中緯度地區而不是大氣微糰密度最大的極地附近;也使得最大的東風不是髮生在太暘直射點附近而是靠近赤道一側.根據氣壓公式和大氣密度的經嚮差異可以得齣中高緯度區域氣壓隨緯度的升高而減小的分佈特徵,而太暘輻射所造成低緯地區密度的減小是該區域氣壓大于中高緯度的主要原因;在赤道上緯度的正絃為零,使得氣壓在赤道上存在極小值,導緻瞭赤道槽和副熱帶高壓的形成,且太暘輻射越彊、副熱帶高壓越彊.因為緯度正絃因子的存在,使得副高脊線總是位于太暘直射點的嚮極一側.在假定太暘大氣為理想氣體的情況下,由N-S方程推導齣太暘大氣自轉角速度隨緯度的變化公式,由此解釋瞭太暘較差自轉的成因在于低緯地區的大氣微糰密度大于高緯度,併且在赤道上大氣微糰的密度最大.該公式與觀測得到的經驗公式在略去高階小項後一緻.由此認為,太暘大氣的運動在形成機製上與地毬大氣沒有區彆,不同的是在太暘錶麵沒有象地毬錶麵那樣受太暘輻射的影響,N-S方程是所有星體(包括恆星、行星)大氣共同遵守的動力方程.
이용N-S(Navier-Stokes)방정화일개기본가설추도출성체대기평균위향풍화평균기압공식,근거공식토론료지구대기위향풍계화평균기압이급부열대고압적성인병진행료수치모의.결과발현,지구대기위향풍시대기미단밀도여기준대기밀도존재차이이형성적,대기미단적밀도대우(소우)기준밀도,칙위서풍(동풍);밀도적차거월대,풍속월강.재중고위도지구대기미단흡수적태양복사소이향공간복사다,도치기밀도변대,인차재중고위도성행서풍;이재저위도지구,인위흡수적태양복사다사대기미단밀도변소이성행동풍.하계(동계)태양복사증강(감약)사득대기미단밀도변소(증대),진이도치중고위도지구서풍감약(증강)화저위도지구적동풍가강(감약).풍속적대소환여위도적여현성정비,저취사득최대서풍대위우중위도지구이불시대기미단밀도최대적겁지부근;야사득최대적동풍불시발생재태양직사점부근이시고근적도일측.근거기압공식화대기밀도적경향차이가이득출중고위도구역기압수위도적승고이감소적분포특정,이태양복사소조성저위지구밀도적감소시해구역기압대우중고위도적주요원인;재적도상위도적정현위령,사득기압재적도상존재겁소치,도치료적도조화부열대고압적형성,차태양복사월강、부열대고압월강.인위위도정현인자적존재,사득부고척선총시위우태양직사점적향겁일측.재가정태양대기위이상기체적정황하,유N-S방정추도출태양대기자전각속도수위도적변화공식,유차해석료태양교차자전적성인재우저위지구적대기미단밀도대우고위도,병차재적도상대기미단적밀도최대.해공식여관측득도적경험공식재략거고계소항후일치.유차인위,태양대기적운동재형성궤제상여지구대기몰유구별,불동적시재태양표면몰유상지구표면나양수태양복사적영향,N-S방정시소유성체(포괄항성、행성)대기공동준수적동력방정.
