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目 录1

第一章波谱分析在中期天气预报中的应用1

§1纬圈谱1

1.1 描述波动的基本参数1

1.2傅里叶级数形式2

1.3 谐波综合5

1.4波谱的一些“代数”性质8

1.5纬圈谱的复数形式11

§2功率谱和交叉谱15

2.1协方差函数与功率谱15

2.2交叉谱17

2.3 功率谱的显著性18

2.4平滑与滤波18

§3分析移动波法21

3.1基本表示法22

3.2交叉谱法23

3.3计算步骤与示例24

3.4两组移动波26

第二章大气环流的一些平衡方程以及中期过程的诊断方程28

§1基本方程28

§2动量平衡方程30

2.1 动量平衡方程的一般形式30

2.2动量变化方程的谱函数形式36

§3能量方程38

3.1 动能方程的一般形式38

3.2位能变化方程39

3.3平均动能方程和涡动动能方程42

3.4平均有效位能和涡动有效位能44

3.5 数值结果46

§4能量方程的谱函数形式52

4.1 基本方程的傅里叶变换52

4.2动能方程的谱函数形式53

4.3有效位能方程的谱函数形式59

4.4 观测结果62

第三章平流层环流及其与对流层环流的耦合作用71

§1平流层基本观测事实71

1.1平均环流特征71

1.2平流层的能量学79

1.3 半年周期振动与准两年周期振动80

1.4赤道平流层波动82

§ 2平流层爆发性增暖84

2.1增暖的天气过程………………………………………………………………………（84 ）2.2增暖的气候特征与分类87

2.3 增暖与对流层天气94

§ 3增暖的机制97

3.1 涡动感热输送与平均经圈环流97

3.2涡动动量输送的作用98

3.3能量学研究99

3.4对流层和平流层之间的反馈机制106

§ 4爆发性增暖的数值实验107

4.1 Matsuno动力机制107

4.2 M模式的数值试验109

4.3 M模式的修正110

第四章超长波115

§1概述115

1.1分辨超长波的方法115

1.2超长波的分离116

§2定常超长波的观测事实118

2.1对流层里定常波的三维结构118

2.2 500毫巴定常波121

2.3 定常超长波的经圈剖面122

2.4垂直结构124

§3有关定常超长波的理论探讨126

3.1基本方程126

3.2超长波向上传播理论132

3.3 E1iassen-Pa1m理论及其剖面136

3.4超长波的形成140

§4瞬变超长波141

4.1.移动性超长波的水平传播141

4.3移动性温度波146

4.2移动性超长波的垂直结构146

4.4不稳定理论148

4.5超长波增衰的机制149

4.6天气尺度波动的强迫机制154

第五章大气环流的中期周期变化158

§1 24天周期变化158

1.1 24天位能谐振158

1.2 24天动能谐振161

§2准两周周期变化的观测事实162

2.1准两周位能谐振162

2.2准两周动能谐振165

§3数值试验169

3.1模式结果169

3.2结果分析170

4.1概述171

§4实验室的模拟实验171

4.2谐振——倾斜槽谐振172

4.3振幅谐振的能量学175

§5理论研究178

5.1两层准地转谱模式178

5.2数值计算结果181

§6讨论187

第六章指数循环191

§1概述与统计结果191

1.1环流指数的定义191

1.2西风指数的一些统计特征192

1.3西风指数的周期性194

§2观测事实与能量学研究195

2.1定义与方法195

2.2一些动力性质196

2.3 指数循环过程中能量的变化198

2.4 能量平衡与能量循环201

2.5分波动能与指数循环203

§理论探讨205

3.1 正压大气纬同平均环流的变化205

3.2周期性的理论探讨210

3.3 Lorenz的最大简化214

3.4旋转适应理论219

§4结束语223

第七章阻塞高压与阻塞形势225

§1观测事实225

1.1阻塞高压长时间统计特征225

1.2物理机制的诊断研究229

1.3 阻塞高压与移动性高压在动力性质上的差异233

2.1 在地形和非绝热加热作用下的阻塞高压数值模拟238

§2阻塞高压的数值模拟238

2.2缓慢移动的自由波与地形强迫波的非线性相互作用241

§3动力学研究243

3.1 大气的多平衡态与阻塞形势244

3.2地形影响下的超长波不稳定发展理论与阻塞高压254

§4结束语255

第八章夏季季风与我国降水的中期过程257

§1热带大气环流257

1.1平均环流特征257

1.2 垂直环流260

1.3 能量学261

1.4热带大气环流的数值模拟263

2.1索马里急流266

§2亚洲夏季季风区的一些天气系统266

2.2 东风急流268

2.3 季风低压270

2.4 对流层中层气旋271

2.5 青藏高压272

§3季风系统的振荡275

3.1几个主要周期276

3.2准两周振荡与大尺度系统278

§4夏季季风的进退282

4.1概述282

4.2季风的建立283

4.3 南亚季风活跃期和间歇期286

§5我国暴雨的中期过程291

5.1 我国暴雨的中期特点291

5.2梅雨的中期过程294

5.3 北方暴雨的中期过程299

第九章寒潮的中期过程309

§1寒潮中期天气过程和一些事实309

1.1 寒潮的大型天气过程——倒？流型309

1.2两大洋脊在中期天气过程中的作用311

1.3东亚基本气流的特征312

1.4基本气流的动力不稳定性314

1.5其它类型天气过程的寒潮315

§2寒潮中期过程的能量学研究315

2.1概述315

2.2开始阶段的能量变化317

2.3 乌拉尔山脊的建立与东亚倒？型的能量变化319

2.4长波脉冲的能量变化319

2.5寒潮爆发阶段的能量变化320

§3中纬度动能和位能的聚集322

3.1 中纬度平均动能的变化322

3.2 中纬度平均有效位能的变化323

3.3边界通量对于中纬度平均有效位能的贡献324

3.4其它过程的贡献327

3.5小结与物理解释328

§4南方低温连阴雨天气330

4.1天气气候概况330

4.2天气过程331

§5东南亚的冬季风潮和中期扰动333

5.1 冬季风潮与南海扰动333

5.2中期周期扰动在低纬度的传播337

5.3 青藏高原对高层中期扰动的演变的影响342

1.1经验正交函数347

第十章中期统计天气预报347

§1应用经验正交函数方法制作中期预报347

1.2经验正交函数的稳定性351

§2应用相似分析和聚类分析方法制作中期预报353

2.1相似分析353

2.2聚类分析356

§3用物理统计方法制作中期预报359

3.1 物理统计预报模型359

3.2应用物理统计模型制作中期预报361

3.3应用动力分析结果制作中期预报362

§4应用数值预报产品制作中期预报364

4.1经验天气模式与数值预告图相结合364

4.2统计模式与数值预报产品相结合367

5.1 最大概率状态及其方差预报370

§ 5动力统计相结合的中期数值预报方法370

5.2经验正交函数方法371

5.3历史初值方法374

第十一章中期数值天气预报377

§1引言377

§2怎样改进目前的短期天气预报378

2.1改进的着眼点378

2.2适当地提高空间分辨率379

§3非绝热过程和次网格尺度的物理过程381

3.1辐射加热作用382

3.2地表面热量平衡384

3.3地表面应力和感热、水汽传递385

3.4在行星边界层和自由大气中的垂直混合385

3.5次网格水平扩散作用385

3.6积云对流参数化386

§4大气中地面摩擦的影响387

4.1地面摩擦的表示388

4.2地面气压场的发展389

§5大尺度加热和大气波动391

5.1扰动分析391

5.2位势倾向的计算392

§6数值模式中地形作用的处理394

6.1气压坐标模式394

6.2 α坐标模式394

§7 中期数值天气预报模式的研究395

7.1大气环流模式的轮廓395

7.2数学模式的原理397

7.3几个大气环流模式的简介397

7.4模式的应用400

7.5大气环流谱模式401

§ 8中期数值天气预报个例403

8.1 ECMWF模式简介403

8.2 10天中期数值天气预报个例404

§ 9结束语411

9.1 不同尺度的扰动影响411

9.2考虑高、中、低层的物理过程411

9.3 宏观与微观相结合的理论411

9.4高、中、低纬环流的相互联系412

9.5 中期预报与计算方法412

9.6实际工作中的一些难题412

9.7其它途径的探讨412

常用符号对照表419