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1、动力气象学-大气创新波动学 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.2011年7月15日 位势高度场（单位：10gpm）2011年7月位势高度场（单位：10gpm）Evaluation only.Created with Aspose.
2、Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.天气图上可见：天气图上可见：1、气压场、高度场基本呈波状分布。、气压场、高度场基本呈波状分布。2、一个纬圈上有、一个纬圈上有36个波个波，波在几十个经，波在几十个经度。尺度在度。尺度在106m，大尺度波动。，大尺度波动。
3、称大气长波（称大气长波（Rossby波）波）3、准地转，准涡旋运动的特点。、准地转，准涡旋运动的特点。4、振幅，大约是、振幅，大约是101hPa，大振幅的波动；，大振幅的波动；5、这种波动控制日常天气、这种波动控制日常天气重要波动。重要波动。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.波动学的优点：1、成熟的波动学理论对天气系统形成机理、它的发生发展和移动进行研究。2、槽脊的移动，即等位相线的运动，即波的移动。槽的
4、移速相速波速3、波动学把气旋（低压）、反气旋（高压）系统联系起来。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.波动学与涡旋动力学、大气能量学讨论的对象、内容、目的相同；角度和理论不同，可以互相补充。学习中应该将它们联系起来思考。目前波动学是主流理论。e.g.1 气旋增强 涡度增加涡旋动力学；槽加深波动学 K增加能量学。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NE
5、T 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.e.g.2 槽脊东移波动学；Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.本章目的：本章目的：用用波动学波动学理论讨论天气系统的形成、发生理论讨论天气系统的形成、发生发展及发展及移动移动的机理。的机理。通过大气运动方程进行理论探讨。通过大气运动方程进行理论探讨。存在问题：存在问题：除了大尺度
6、的天气波动外、大气中（基本方程除了大尺度的天气波动外、大气中（基本方程中）还存在其他波动。中）还存在其他波动。四类基本波动：大气长波，声波，重力波，惯性波（没有电磁学方程，不能不包含电磁波、光波）Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.滤波的目的：滤波的目的：去除次要波动的干扰，讨论主要波动；特别在数值预报中：Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET
7、3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.例如：例如：如果取时间步长为如果取时间步长为10分钟，对于时分钟，对于时间尺度为间尺度为105s的天气尺度波动来说，误的天气尺度波动来说，误差较小。而对于像声波等快波来说，误差差较小。而对于像声波等快波来说，误差就很大就很大(随机的），且是累积的。随
8、机的），且是累积的。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.如何在方程中就进行滤波？如何在方程中就进行滤波？例如：声波是由于大气可压缩性引起的。例如：声波是由于大气可压缩性引起的。假设大气是不可压的就可以滤去声波，但假设大气是不可压的就可以滤去声波，但对天气波动影响不大。对天气波动影响不大。研究天气波动的机制、性质研究天气波动的机制、性质理解天气理解天气变化的规律和机理。变化的规律和机理。研究次要波动的机制和性
9、质研究次要波动的机制和性质滤波。滤波。所以，只要是基本方程包含的波动，都必所以，只要是基本方程包含的波动，都必须研究。须研究。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.大气波动的基本类型:声波惯性波重力波Rossby波弹性振动（大气的可压缩性）惯性振荡（旋转性）浮力振荡（层结性）效应小扰动法线性方程组标准波型解频散关系相速、群速等讨论波动的方法:Evaluation only.Created with Aspos
10、e.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.（1 1）掌握波动的基本概念，单波与群波的概念，群）掌握波动的基本概念，单波与群波的概念，群速度的概念和求法，微扰动的概念和线性化方法，速度的概念和求法，微扰动的概念和线性化方法，声波产生的物理机制，重力、惯性波产生和传播声波产生的物理机制，重力、惯性波产生和传播的物理机制与性质，重力外波的求解，浮力振荡的物理机制与性质，重力外波的求解，浮力振荡的概念，的概念，RossbyRossby波产生的机制、性质、物理模型波产生的机制、性质、物理模
11、型及求解过程；及求解过程；（2 2）理解）理解RossbyRossby波上游效应的概念，波动滤波的概波上游效应的概念，波动滤波的概念及滤波条件；念及滤波条件；（3 3）了解声波、重力内波和惯性波的求解过程，了）了解声波、重力内波和惯性波的求解过程，了解波动不稳定概念。解波动不稳定概念。重 点Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.第一节第一节 波动的基本知识波动的基本知识1、波动定义：、波动定义：振动在弹性媒介
12、中的传播。需要二个条件：需要二个条件：1）振动）振动2）能够传播。）能够传播。质点与质点之间建立联系e.g.单个单摆摆动，不能引起其它单摆摆动；但用一根线把它们的摆球连起来，则一个摆动可以传播出去。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.传播的是振荡的状态。振荡引起的机制：回复力机械学中的观点。一般回复机制Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.
13、5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.传播机制：质点与质点之间的联系 波动的最大特点：周期性时间上周期变化；空间上周期分布 有规律、重复发生有规律、重复发生可预测可预测Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.2、波动的数学模型、波参数n简谐振动方程：振幅：物体离开平衡位置的最大位移i）ii）上式成立的条件：简谐振动稳定的传播所形成
14、的波动称为简谐波周期：空间固定位置上的点完成一次全振动所需时间圆频率：时间内质点完成全振动的次数。时间内质点完成全振动的次数。初始位相初始位相Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.xzoLiii）波长L：相邻两个同位相点之间的距离iv）波数k：2距离内包含了多少个波长v)位相:波在x轴上各点各时刻的位置，为初位相；的点构成的面称为等位相面。Evaluation only.Created with Aspose
15、.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.一个周期，正好移动一个全波形一个周期，正好移动一个全波形Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.n n按振动方向与波动传播方向的关系，可分为横波按振动方向与波动传播方向的关系，可分为横波与纵波两大类。与纵波两大类。若质点振动方向与波的传播方向一致，此种波若质
16、点振动方向与波的传播方向一致，此种波动称为纵波动称为纵波若质点振动方向与波的传播方向垂直，此种波若质点振动方向与波的传播方向垂直，此种波动称为横波动称为横波Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.例、空气例、空气 c1=340ms-1 水水 c2=1450ms-1求频率为求频率为200Hz的声波在空气和水中的波长。的声波在空气和水中的波长。解：由解：由 空气中空气中 水中水中 结论：同一频率的声波，在水中的波长
17、比在空气中的波长结论：同一频率的声波，在水中的波长比在空气中的波长要长。要长。波长、相速、周期三者关系：Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.3、波动的数学表示、波动的数学表示数学上，任一周期函数都可以用傅立叶级数展开来表达。实际大气扰动不是单纯的简谐波实际大气扰动不是单纯的简谐波，可以看成是各种不同波长、不同振幅（强度）的简谐波的叠加Evaluation only.Created with Aspose.S
18、lides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.实际扰动虽然是许多谐波组成，但往往只有几个谐波分量是主要的，其频率、振幅虽然不同，但动力学性质往往一样。因此如果想得到定性的结果，分析一个典型的谐波分量就足够了Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.m=0,1,2,3波长波长L=l/mm纬向波数目（整数）纬向波
19、数目（整数）纬向波数纬向波数Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.如果是线性波动，则波动方程为：如果是线性波动，则波动方程为：取波动形式解为简谐波解 1）某个）某个简谐波最具有代表性 2）每个简谐波都满足原方程，都具有相同性质解Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004
20、-2011 Aspose Pty Ltd.可见振幅A常量，不随时空变化，故没有办法讨论波的强度变化，同样无法讨论强度变化，同样无法讨论频率、波数的时空变化。频率、波数的时空变化。主要用于讨论线性波动的传播问题（非线性波动（非线性波动波波相互作用）波波相互作用）Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.一维波动（只随x变化），波动在x方向上传播。一维波动 一维运动一维运动:一维波动:Evaluation only.
21、Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.二维波动：涡旋运动（大气长波）的斜槽结构用二维波动表达。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client
22、Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.第二节第二节 波群和波速度波群和波速度 振幅表
23、示了波动强度（能量振幅表示了波动强度（能量 ）。）。考虑考虑“线性波动传播线性波动传播”时，使用单个简谐波解时，使用单个简谐波解考虑波动强度变化时，应该用多个简谐波叠加称群波或波群或波列或波包。群波或波群或波列或波包。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.多个简谐波迭加多个简谐波迭加至少是至少是2个。个。考察二个振幅相同，考察二个振幅相同，频率与波数相近的简频率与波数相近的简谐波迭加的结果。谐波迭加的结果。E
24、valuation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0
25、.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.波数为波数为k,圆频率为圆频率为，振幅为，振幅为 的的波动波动Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.相速度与群
26、速度：相速度与群速度：相速度是位相的传播速度，如槽脊的移速相速度是位相的传播速度，如槽脊的移速群速度是振幅群速度是振幅/能量的移动速度。能量的移动速度。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.两个频率相近的简谐波迭加后的波形（波形传播的速度即为群速度？）Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Co
27、pyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.1、c与k无关该波动的波速与波长无关2、c与k有关该波动的波速与波长有关Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.叶笃正,1
28、949,能量频散理论能量频散理论:槽在传播过程中,会通过能量频散作用,在下游激发或加强一个波动上游效应Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.气候遥相关现象气候遥相关现象(1)直接环流遥相关直接环流遥相关:Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose
29、 Pty Ltd.(2)定常波列遥相关定常波列遥相关(Hoskins,1979):PNA型遥相关型遥相关Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.东亚北美型遥相关（东亚北美型遥相关（Nitta，黄荣辉，黄荣辉1987）Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 A
30、spose Pty Ltd.第三节第三节 微扰动线性化方微扰动线性化方法法求解波动：从基本方程入手未知量的二次及二次以上乘积项非线性项；非线性项；含有非线性项的方程含有非线性项的方程非线性方程。非线性方程。所以大气运动基本方程组所以大气运动基本方程组非线性方程组非线性方程组运动方程连续方程热量方程Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.非线性非线性方程，如何求解？近似解线性化小扰动法Evaluation onl
31、y.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.对于波动运动而言，L是波长，是周期；空气微团以U的速度振动，大约经过时间，走了A的距离对于小振幅波小振幅波 ，非线性项可略，小振幅波也称 为线性波 定义：振幅远小于波长的波动称为小振幅波，否则就称 为有限振幅波在某些条件下把非线性方程线性化。在某些条件下把非线性方程线性化。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Pr
32、ofile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.微扰动线性化方法基本思想：微扰动线性化方法基本思想：（1）任一气象要素（变量），由已知基本量叠加上未知扰动量组成，即：且 微扰动 静止基流静止基流沿纬圈的平均速度场沿纬圈的平均速度场考虑大气的斜压性n n基本气流的取法：依据研究的问题决定Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.（2）基本量满足原方程。（3）扰动量的
33、二次及二次以上乘积项（非线性项），可作为高阶小量忽略。从而得到线性方程。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.方程组线性化的基本步骤Step1.将描写大气运动和状态的物理量分解为基本量与扰动量Step2.将变量分解带入方程及边界条件Step3.将所得方程减去基本量所满足的方程Step4.略去所得方程中扰动量的高阶项Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.N
34、ET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.step1:step2:step3:基本量满足原方程step4:例1：Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.step1:step2:step3:基本量满足原方程例2：Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Cli
35、ent Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.step4:略去扰动量及其导数的二次乘积项此时，方程形式上虽然多了几项，但由于基本量是已知的，故现在的方程是线性方程。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.讨论：小扰动法适用于什么范围？讨论：小扰动法适用于什么范围？只适用于天气系统发展的初始阶段，在发展旺盛期和后期锢囚阶段都不能使用小扰动法只适用与小
36、振幅波的讨论，对于有限振幅波此法失效对于有限振幅的扰动，这时不满足对于有限振幅的扰动，这时不满足扰动量的二次以上乘积项不能作为高阶小量忽扰动量的二次以上乘积项不能作为高阶小量忽略。非线性项重要。略。非线性项重要。有限（大）振幅扰动为非线性现象。有限（大）振幅扰动为非线性现象。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.可以略去 表示 如阻塞形势是大振幅扰动，非线性过程，用线性过程就不能解释阻塞高压形成的用线性过程就
37、不能解释阻塞高压形成的机制和特征。机制和特征。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.标准波形法(normal modes method)假设变量具有平面波形式解:得到如下符号关系式：Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.微分
38、方程组化为代数方程组Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.第四节第四节 声波声波 研究声波的目的研究声波的目的滤波滤波物理分析：空气块受压缩 Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.“大气可压缩性大气可压缩性”是声波的产生机制
39、。是声波的产生机制。声波的振动，与传播方向一致声波的振动，与传播方向一致 典型的纵波。典型的纵波。与天气系统（振荡周期为几天，传播速与天气系统（振荡周期为几天，传播速度为度为10m/s与风速相当）相比，声波是与风速相当）相比，声波是高频波高频波 如果不滤去，会引起不稳定。如果不滤去，会引起不稳定。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.声波的物理模型（1）物理模型首先要突出研究对象的产生机制声波产生的机制、过程
40、、物理条件要保留、突出。（2）去掉次要的波动，即滤波给出的条件要能去掉其它波动，保留声波。（3）尽量使问题简化如：声波可以是三维传播的，但为了简单起见，可简化为一维问题，机制没发生变化。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.物理模型物理模型假设：假设：（1）大气是可压缩的。（2）大气运动仅仅局限在x轴上 由于声波是纵波，则声波只在由于声波是纵波，则声波只在x向传播向传播简化问题，且滤掉的横波（如重力波、大气长
41、波等），如：重力波（水面波）：上下振动，水平方向传播。（3）不计科氏力（f0）（科氏力不是引起声波的主要作用）滤去了由科氏力产生的波，如惯性波、大气长波等。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.（4）膨胀和压缩是绝热过程Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-201
42、1 Aspose Pty Ltd.数学模型：数学模型：三个方程、三个未知量闭合方程组 绝热方程Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.方程组包含了声波的机制 Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.2微扰动的线性化：（1）设：）
43、设：且且Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.（2）代入方程，得到：且注意到：Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.（3）略去扰动量的二次乘积项即非线性项：（4）求波动解：（4）求波动解：A：消元法消元法Evaluation
44、 only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyri
45、ght 2004-2011 Aspose Pty Ltd.nB、行列式方法：Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.（5）讨论：1）声波是线性叠加在基本气流上，一维波动，声波是双向传播的。
46、2）波速c与k无关，是非频散波。3）声波的传播速度c，取决于物质常数，声波的传播速度取决于介质。4）Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.5）滤波的条件：大气不可压 水平无辐散&地转近似 去掉水平向的声波去掉水平向的声波 静力平衡气压取决于气柱重量而不是压缩程度 去掉垂直向的声波去掉垂直向的声波 滤波的方法不是唯一的 Evaluation only.Created with Aspose.Slides for
47、.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.重力波是大气在重力作用下产生的一种波动，它的产生和垂直运动联系在一起，要求W不等于零。分为重力内波、重力外波。第五节第五节 大气重力波大气重力波（gravity wave）Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.重力外波重力外波 实际大气：没有自由面。实际大气：没有自由面。在讨论
48、动力过程时，经在讨论动力过程时，经常把大气简化为均质大常把大气简化为均质大气气具有了自由面。具有了自由面。在大气自由面上会在大气自由面上会产生类似于水面波的波产生类似于水面波的波动动重力波。重力波。自由面自由面密度不同流密度不同流体的交界面。体的交界面。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.重力内波：重力内波：实际大气是层结流体，实际大气是层结流体，看作是许多密度不同看作是许多密度不同的流体层组成。的流体层组
49、成。不同密度的流体交界面上，会产生重力波。不同密度的流体交界面上，会产生重力波。如：稳定层结下，气块受净浮力（重力和浮力的合力）的回复力作用，作振荡；如果振动能够传播，形成波动。两种重力波重力波 Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.重力内波：在大气内部，由于层结作用或在大气内部的不连续面上，空气受到垂直扰动后，偏离平衡位置，在净浮力作用下产生的波动；重力外波:(表面重力波)处于大气上下界的空气，受到垂直扰动
50、后，偏离平衡位置，在重力作用下产生的波动，它发生在边界面上Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.一、重力外波一、重力外波物理分析：均质流体的自由表面上产生的波动，与水面波相同。以一维渠道波为例：Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty