大气涡旋中的波流相互作用机制的研究

波流相互作用理论是大气动力学的基本理论之一, 该理论的研究具有重要的理论价值和科学意义。涡旋中的波流相互作用，更是值得我们深入研究的问题之一。本项目拟通过研究斜压和正压涡旋中波动的不稳定发展和波流相互作用问题，试图解决以下问题：.（1）通过研究，找出不同参数条件下正压和斜压涡旋中扰动（包括螺旋状扰动）的发展发展的条件以及影响扰动结构特征的因子。探讨涡旋中波流相互作用的机制，为涡旋中强对流天气的预报提供理论依据。.（2）探索台风中的螺旋回波带在各象限分布不均匀的物理成因（理论上找到一定基本流下不稳定扰动震荡的物理机制）、结构特点、台风眼的形成机制。并绘制涡度场和流场的演变过程图像。.（3）探求涡旋中扰动发展发展时其遥感图像的分布和变化特点。

本项目计划完成时间为三年，到目前为止，已经基本完成计划的研究内容，以本项目为首要资助课题而发表了期刊论文共7篇，其中三篇发表在较高水平的刊物上，两篇被SCI检索；本项目资助的国际会议论文一篇，并被EI检索。所带研究生，参与了项目的研究和论文撰写的部分工作。同时，该项目的前期成果获得湖南省自然科学三等奖。.根据项目的研究内容，项目组主要人员首先研究了台风基本流结构对中尺度扰动的影响以及中尺度系统对台风发展的贡献问题。结果指出：基本流的垂直切变和CISK的共同作用，可促使台风中中尺度扰动的快速发展并且向中心移动，给台风提供能量。因此，台风的结构影响中尺度系统的发展，反过来中尺度又会影响台风的结构和强度。台风形成初期，中尺度系统的发展促使最大风速区向中心靠近，风速加大，同时可出现类似眼区环流结构特征，形成台风；当台风衰减时由于低层垂直切变会加大，如果水汽充足，利于中尺度系统的发展并向中心聚集给台风反馈能量，可使台风重新加强（再生）。因此可以说，台风有可能具有再生或者自修复功能。.其次，项目组主要人员研究了台风中涡旋Rossby波1波扰动的正压不稳定性及发展变化问题，得到的结论是：当基本流涡度梯度小于零时，由于涡度扰动的速度场对于基本涡度场的平流效应，1波（m=1）扰动可从基本流吸取能量而出现不稳定快速增长。但由于扰动旋臂的缠卷作用，径向速度将很快变小，因此不稳定增长将受到一定的时间限制；波动的发展速度与半径有关，中心附近的波动先发展并且向外传播，距中心较远的波动稍后发展，整体上看，波动由中心向外扩展，研究还表明：大尺度台风的螺旋云带比小尺度台风的螺旋雨带发展更快。.最后，项目人员研究了低层弱涡旋中第二类条件不稳定（CISK）机制驱动下的波动的发展和移动问题，结果指出：热带弱涡旋中的低层基本流垂直切变可以很大地加强波动的不稳定性；波动的相速度和群速度都指向涡旋中心，波动向中心传播，能量向中心频散，实例和数值研究也都表明，低层涡旋中的中尺度扰动会迅速发展并且向中心靠近，促使台风形成。