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《兰州大学》 2006年
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全球大气运动的三维环流分解及大气垂直运动特征的分析

胡淑娟  
【摘要】:从全球的视角来看,整个大气环流可以认为是Walker环流、Hadley环流和Rossby环流这三种环流叠加之和的形式。本文首先利用速度场的矢势表示过程将现有的二维环流的表示形式统一起来,提出广义三维Walker环流、Hadley环流和Rossby环流的定义,给出了速度场三维分解的数学模型,从数学理论上证明了速度场三维分解过程的存在唯一性,给出了一个方便实际计算且在离散网格点上没有截断误差的数值方法,计算结果和理论证明均实现了速度场与三维流函数的等价表示过程。速度场三维分解过程为进一步研究赤道低纬度地区乃至全球大气环流的三维运动特征提供了方便。主要结论如下: (1)利用速度场的矢势表示过程将现有的二维环流的表示过程推广到三维空间,提出广义三维Walker环流、Hadley环流和Rossby环流的定义,并给出气压坐标系中三维流函数所满足的偏微分方程组,证明了偏微分方程组定解问题解的存在唯一性,从数学理论上保证了速度场的三维环流分解过程的存在唯一性。 (2)提出了一个能够反映气压球坐标系中三维环流分解过程主要特征的简化模型,证明了简化模型定解问题解的存在唯一性,给出了简化模型的数值计算方法——傅立叶级数法,数值方法本身实现了速度场与流函数的等价表示过程。同时,根据傅立叶级数法的优点——各分量都是关于空间变量的傅立叶级数形式,给出了一个能够反映各分量主要特征的级数截断方法,级数截断过程为我们抓住运动的本质特征提供了很大的方便。 (3)根据气压坐标系中速度场的无辐散条件,给出了一个消除水平速度场观测误差的方法,此方法能够保证修正前后水平速度场的主要特征不变。 (4)流函数反算的速度场与NCEP资料进行了比较,比较结果表明三维流函数反算出来的水平速度场与NCEP的水平速度场完全一致;NCEP计算垂直速度场在离散网格节点上有数值方法的截断误差,本文给出的傅立叶级数方法在离散网格节点上虽然没有数值方法的截断误差,但却存在数学模型本身的局限性;实际计算结果表明三维流函数计算的垂直速度ω~*与NCEP的垂直速度ω的主要特征比较接近,ω~*能够反映实际大气的垂直运动特征,但是进一步的方差分析则说明ω~*与ω之间存在差异,特别是在陆地上有明显得差异。
【学位授予单位】:兰州大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:P434

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【引证文献】
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1 胡淑娟;;1998年7月副热带高压短期结构演变特征与垂直运动的关系[J];兰州大学学报(自然科学版);2008年03期
2 郭世昌;李琼;刘煜;吕达仁;苏锦兰;段雪梅;李慧晶;;东亚低纬地区局地Hadley环流特征及其与大气臭氧的关系[J];热带气象学报;2012年04期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 马杰;大气环流圈变化特征以及与ENSO的关系[D];兰州大学;2007年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘纪陆;利用分段Lagrange插值函数求解梁的强迫振动[J];四川建筑科学研究;2000年04期
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8 周芳;郭建友;;第二类Pschl-Teller赝自旋对称势场相对论粒子的束缚态[J];安徽大学学报(自然科学版);2008年01期
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 朱归军;;高速公路养护过程的桥梁安全控制与防范[A];中国公路学会高速公路运营管理分会2011年度年会暨第十八次全国高速公路运营管理工作研讨会论文集[C];2011年
2 王万里;刘耀林;杨宏青;王学雷;侯浩波;王祖武;邓南圣;蔡述明;任福民;吴小平;王卫国;谢应齐;;能量平衡如何影响反气旋脊点水平位移[A];2011中国环境科学学会学术年会论文集(第四卷)[C];2011年
3 裘洪礼;王赟;;提高加热炉辐射系数精度的计算方法[A];中国计量协会冶金分会2012年会暨能源计量与节能降耗经验交流会论文集[C];2012年
4 王海涛;贾永禄;张建军;;具有层间窜流的三层油藏非牛顿幂率流试井模型[A];第九届全国渗流力学学术讨论会论文集(一)[C];2007年
5 张莹;徐伟;方同;;含有界随机参数的双势井Duffing-van der Pol系统的随机混沌分析及控制[A];第十二届全国非线性振动暨第九届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议论文集[C];2009年
6 王文明;代克;张燕军;吴轶东;刘俊;杨浩;蔡勇;张为群;;新型氢脉泽微波谐振腔的设计[A];Proceedings of the 2010 Symposium on Piezoelectricity,Acoustic Waves and Device Applications[C];2010年
7 董兆俊;;西太平洋副热带高压活动指数的动力相关因子诊断判别[A];“2010年北京气象学会中青年优秀论文评选”学术研讨会论文集[C];2011年
8 肖芬;熊兆贤;郑建森;刘同赞;张邦成;吴远兴;;微波炉快速解冻板的研制[A];“第十四届全国微波能应用学术会议”暨“2009年微波创造美的生活高峰论坛”论文集[C];2009年
9 陈锦年;王宏娜;吕心艳;;西太平洋暖池时空分布特征及其与ENSO的关系[A];中国海洋学会2007年学术年会论文集(下册)[C];2007年
10 严小冬;金建德;雷云;陈静;;前期月OLR场与中国汛期雨带类型分布的关系[A];2005年泛珠三角气象学术研讨会论文选集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陆满君;通信辐射源个体识别与参数估计[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 王成;单轴各向异性左手材料的特性研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 武立华;电磁超材料非线性特性理论研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 燕保荣;电磁波与低维固体表面等离体子相互作用的研究[D];华中科技大学;2010年
5 刘恂;几类非线性发展方程的精确行波解的研究[D];江苏大学;2010年
6 赵军伟;光学超晶格中耦合物理效应的研究[D];南京大学;2011年
7 荆燕飞;线性方程组迭代法与预条件技术及在电磁散射计算中的应用[D];电子科技大学;2010年
8 吕小俊;双曲/抛物σ-发展型方程研究[D];浙江大学;2010年
9 邵新平;非线性微分方程的样条函数求解方法[D];浙江大学;2010年
10 沈云;微纳结构光学微腔中的光学双稳与耦合慢光传输[D];武汉大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 孙锐;泥浆介质非等压条件下煤芯瓦斯解吸规律研究[D];河南理工大学;2010年
2 李凤萍;不可压磁流体方程组弱解正则性的研究[D];河南理工大学;2010年
3 杨冬;啁啾激光抑制等离子体参量不稳定性的研究[D];中国工程物理研究院;2009年
4 毛晓靖;电流体动力学(EHD)空气泵的多物理场建模与数值仿真[D];浙江理工大学;2010年
5 时博;三个不同边界条件下的Sturm-Liouville问题的迹公式[D];郑州大学;2010年
6 刘飞;基于Pro/E的装配公差设计研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 张春懋;齿啮式输出谐波传动柔轮变形函数与齿形研究[D];大连理工大学;2010年
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9 谢浩元;基于无线倾角传感器的桥梁挠度测量研究[D];大连理工大学;2010年
10 吴勤勇;铁电薄膜残余应力X射线衍射测试方法研究[D];湘潭大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 周波涛;王会军;;Hadley环流的年际和年代际变化特征及其与热带海温的关系[J];地球物理学报;2006年05期
2 黄士松;有关付热带高压活动及其预报问题的研究[J];大气科学;1978年02期
3 王柏钧,陈刚毅;北太平洋海表温度与500hPa西太平洋副高和极涡相互作用的统计分析[J];大气科学;1992年03期
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7 刘海涛;胡淑娟;徐明;丑纪范;;全球大气环流三维分解[J];中国科学(D辑:地球科学);2007年12期
8 秦育婧;王盘兴;管兆勇;岳阳;;两种再分析资料的Hadley环流比较[J];科学通报;2006年12期
9 胡淑娟;;1998年7月副热带高压短期结构演变特征与垂直运动的关系[J];兰州大学学报(自然科学版);2008年03期
10 何敏,许力,李维京,张培群;热带环流异常对1998年长江流域特大洪涝的影响[J];南京气象学院学报;2001年04期
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 李晓峰;李建平;;南半球环状模事件的准地转调整过程分析[J];大气科学;2012年04期
2 郭世昌;李琼;刘煜;吕达仁;苏锦兰;段雪梅;李慧晶;;东亚低纬地区局地Hadley环流特征及其与大气臭氧的关系[J];热带气象学报;2012年04期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 赵煜飞;南、北半球大气的相互作用和越赤道气流的气候学研究[D];兰州大学;2008年
【二级参考文献】
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1 郭其蕴,王继琴;近三十年我国夏季风盛行期降水的分析[J];地理学报;1981年02期
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8 叶笃正,杨广基,王兴东;东亚和太平洋上空平均垂直环流——(一)夏季[J];大气科学;1979年01期
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10 袁恩国;夏季经圈环流的调整和西太平洋副热带高压活动的关系[J];大气科学;1981年01期
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1 李泓;太平洋区域海气相互作用的纬际差别及联系[D];南京气象学院;2002年
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1 姚建祥;;关于三维线性Bianchi方程的第三问题[J];陕西师范大学学报(自然科学版);1987年01期
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6 刘海涛;胡淑娟;徐明;丑纪范;;全球大气环流三维分解[J];中国科学(D辑:地球科学);2007年12期
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1 陈明玉;何剑峰;;一类具非线性边值条件的退化抛物方程[A];中国数学力学物理学高新技术交叉研究学会第十二届学术年会论文集[C];2008年
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3 童玉媛;应益荣;;触发式汇率期权的一个定价公式[A];第三届中国智能计算大会论文集[C];2009年
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8 陶应学;关吉利;陈发良;;激光与靶相互作用体汽化模型的计算方法[A];中国工程物理研究院科技年报(2001)[C];2001年
9 欧阳矩勤;何柏荣;胡建伟;田春松;;多井灌采系统数值模拟研究[A];第三次全国地热学术会议论文选集[C];1989年
10 李云安;葛修润;;武汉新业大厦开采地下水引起地面沉降三维有限元数值模拟分析[A];全国岩土与工程学术大会论文集(下册)[C];2003年
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1 胡淑娟;全球大气运动的三维环流分解及大气垂直运动特征的分析[D];兰州大学;2006年
2 韩献军;两类非线性波动方程的定解问题[D];郑州大学;2008年
3 李傅山;粘弹性壳的数学模型及其理论研究[D];复旦大学;2005年
4 谢嘉宁;一类具有真空的燃烧非牛顿流[D];吉林大学;2011年
5 薄立军;随机方程及其在信用风险中的应用[D];南开大学;2009年
6 张剑文;非定常边界层问题整体解的存在性及唯一性[D];厦门大学;2004年
7 于春肖;边界型数学规划非线性多极边界元法[D];燕山大学;2006年
8 高海音;随机微分方程解的存在性和有界性理论[D];东北师范大学;2006年
9 佟丽宁;一类带有真空的不可压缩Navier-Stokes方程的局部古典解[D];吉林大学;2007年
10 陈华斌;中立型随机微分方程中若干问题的研究[D];华中科技大学;2009年
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1 钱燕;一类受外资影响的资产发展方程的解[D];新疆大学;2008年
2 李萍;一类血液流模型定解问题的适定性[D];上海交通大学;2010年
3 丁海华;一类非线性方程非局部定解问题的整体解的存在唯一性研究(Ⅱ)[D];云南师范大学;2000年
4 平翠萍;一类奇异半线性反应扩散方程组Cauchy问题解的性态[D];昆明理工大学;2006年
5 曾辉;两个自变量的线性双曲型方程组的定解问题[D];新疆大学;2005年
6 赵志英;具有不同阻尼的非线性梁方程定解问题的适定性研究[D];太原理工大学;2010年
7 丁海华;一类非线性方程非局部定解问题的整体解的存在唯一性研究(Ⅰ)[D];云南师范大学;2000年
8 王冬梅;流向变换反应器模型解的大时间性态的研究[D];北京化工大学;2005年
9 刘勃;非线性伪抛物型方程的定性分析[D];中国人民解放军信息工程大学;2005年
10 李宝平;一类多维非线性抛物方程解的存在性与Blow-up[D];哈尔滨工程大学;2007年
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