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关于罗斯贝长波公式和罗斯贝波传播速度

已有 1110 次阅读 2022-7-14 21:13 |个人分类:大气、海洋、气候及其它|系统分类:科研笔记

关于罗斯贝长波公式和罗斯贝波传播速度

罗斯贝长波公式指罗斯贝波的相速度(C)与平均西风风速(U)、波数(k)和柯氏参数(f)随纬度变化(β=df/dy)之间关系的公式:

                             C = U - β/k2

这一公式应该是大气科学史上最优美简洁但又最重要的公式。我们从天气图上看到的槽脊(天气系统)移动,大致就是按这个公式。

因为未来气候变化,平均西风会发生变化,所以有科学家就推测罗斯贝波会变慢等等。但实际上情况比他们的简单推论要复杂得多。因为罗斯贝公式是高度简化(但抓住了本质)的,实际使用中还需要考虑其它的因素。比如在对流层顶(大约200百帕的位置)平均西风是对流层中层(500百帕)的两倍,但两个高度上罗斯贝波的传播速度却差不多,显然这不能简单套用罗斯贝公式。事实上相关的理论早就由罗斯贝的学生查尼等发展出来了。但这些基础理论的常识往往被气候变化研究者所忽视,有时不免就引起很多争论。

我和学生吴雅舒刚刚在《大气科学进展》上线的文章“一个定量计算瞬变罗斯贝波相速度的新方法:没有证据表明罗斯贝波速度随全球变暖而减速” 对这些基本的问题做了新的尝试。自己对方法和结论的独特性都很满意。

http://www.iapjournals.ac.cn/aas/en/article/doi/10.1007/s00376-022-2164-5

同样是罗斯贝波,按时间(定常或瞬变)、空间尺度(行星尺度或天气尺度)的不同而在性质上有明显的不同,如何随气候变化而变化不能一概而论。比如我国长期从事阻塞研究并在阻塞理论方面独树一帜的罗德海研究员(大气所)就发现对于阻塞这样的大振幅、准定常的行星尺度罗斯贝波,其相速度会随振幅而变化,其随气候的变化也和瞬变波的变化不相一致(见附录文献)。

所以推测未来天气形势的变化,不能简单地依赖于模式结果或者观测,也需要加强对基础理论的研究和学习


[附录: 罗德海研究员的相关文章:

https://www.researchgate.net/publication/325839360_Changes_in_Atmospheric_Blocking_Circulations_Linked_with_Winter_Arctic_Warming_A_New_Perspective ]




https://m.sciencenet.cn/blog-3360191-1347261.html

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2 杨正瓴 戴新刚

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