三维分层流动过双山脉地形激发的大气船舶重力波动力学理论和数值试验

摘要

利用我们建立的三维分层线性理论计算模式和中尺度数值模式ARPS,分别研究了三维分层流动过双山脉地形产生的三维线性和非线性山脉重力波和大气船舶的结构特征及其形成机制.线性理论计算结果表明三维三层流动过双山脉地形时,两个山脉各自强迫出一个发散模态的山脉背风波,在第二个山脉背风面,三维三层流动过双山脉地形可以强迫出两个发散模态的拦截背风波,大大加强了对大气环流的拖曳作用.非线性数值模拟结果表明,流动过山所产生的非线性山脉重力波和大气船舶完全不同于三维分层线性理论计算模式所产生的山脉重力波和大气船舶的结构和特征,由于分层流体之间的非线性相互作用,三维三层流动过双山脉地形时,可在第二个山脉背风面激发4个发散模态的拦截背风波.三维三层流动过双山脉地形所强迫的山脉重力波和大气船舶,具有同三维三层流动过孤立山脉所产生的山脉重力波和大气船舶完全不同的结构和特征,三维流动过双山脉地形对两个山脉之间的距离表现出极大的敏感性.对于相距较远的两个山脉,流动过双山脉所强迫的山脉重力波表现为4个发散模态的拦截背风波,波动的能量相对于相距较近的两个山脉能传播到更高的高度.