热带气象学

第1章 热带纬向平均环流 1

1.1 引言 1

1.2 纬向时间平均场 1

1.2.1 纬向风 1

1.2.2 经向平均环流 2

1.2.3 温度场 4

1.2.4 湿度场 5

1.3 纬向对称环流的经向输送 6

1.4 Hadley环流理论 8

1.4.1 Kuo-Eliassen方程的推导 8

1.4.2 Kuo-Eliassen方程的讨论 10

原著参考文献 11

第2章 热带地区的纬向非对称特征 13

2.1 引言 13

2.2 850 hPa和200 hPa对流层风 13

2.3 对流层高层的运动场 15

2.4 温度场 17

2.5 热带地区的东/西向环流 19

2.6 湿度场 20

2.7 海平面气压场 21

2.8 降水场 22

2.9 其他参数 25

原著参考文献 25

第3章 热带辐合带 27

3.1 热带辐合带的观测 27

3.2 热带辐合带理论 31

3.3 暖池SST的调节 33

原著参考文献 35

第4章 热致环流 37

4.1 Gill大气模型 37

4.1.1 Gill大气模型方程 37

4.1.2 Gill大气模型的解 40

4.2 沙漠热低压 47

4.2.1 热低压的日变化 48

4.2.2 热低压的垂直运动和散度结构 51

4.2.3 热低压上空辐射传输的垂直廓线 53

4.2.4 热低压的下沉运动和横向遥相关 56

4.3 热低压的热量收支 56

原著参考文献 58

第5章 季风 59

5.1 引言 59

5.2 季风区 60

5.3 非均匀加热和季风 60

5.4 亚洲季风的主轴 61

5.5 亚洲夏季风和冬季风的关键特征 62

5.6 季风爆发和撤退的等日期线 63

5.7 季风爆发的特征 65

5.8 季风的爆发和来自南方的水汽墙 67

5.9 季风爆发后阿拉伯海的冷却 68

5.10 与季风爆发相关的部分动力场 73

5.11 ?-? 相互作用 75

5.12 夏季风的最强降水量 80

5.13 印度季风的中断 81

5.14 印度季风的活跃期、中断期和撤退期 84

5.15 索马里急流 87

5.16 索马里急流的边界层动力学 90

5.17 索马里急流区域的上升流 92

原著参考文献 93

第6章 热带波动和热带低压 96

6.1 引言 96

6.2 正压不稳定 98

6.2.1 正压不稳定存在的必要条件 98

6.2.2 研究热带正压不稳定的有限差分方法 100

6.3 正压?D斜压联合不稳定 101

6.3.1 正压?D斜压联合不稳定存在的必要条件 101

6.3.2 正压?D斜压联合不稳定问题的初值方法 103

6.4 两类非洲波 107

原著参考文献 111

第7章 热带季节内振荡 112

7.1 观测事实 112

7.2 MJO理论 120

7.3 MJO中的西风爆发 124

7.4 ENSO的生消与MJO的联系 124

7.5 穿越热带的波能通量 126

7.6 基于实测数据的ISO预测 128

原著参考文献 133

第8章 尺度间相互作用 135

8.1 简介 135

8.2 波数域 135

8.3 频域 138

8.4 频域示例 139

8.5 波数域示例 142

8.5.1 全球热带地区 142

8.5.2 飓风 144

附录1　　波数域方程的推导 150

附录2　一个简单的例子 154

原著参考文献 156

第9章 厄尔尼诺和南方涛动 157

9.1 简介 157

9.2 观测事实 157

9.3 ENSO情景 159

9.3.1 近赤道纬度海平面气压出现异常 159

9.3.2 信风 161

9.3.3 西太平洋海水的堆积 162

9.3.4 温跃层转换 163

9.3.5 典型海温异常、正常年和厄尔尼诺年海温异常 164

9.3.6 太平洋北美（PNA）遥相关型 166

9.3.7 发源于厄尔尼诺地区、近乎环绕全球的西风急流 166

9.4 ENSO的耦合模拟 168

9.4.1 Zebiak-Cane海洋模式 168

9.4.2 Zebiak-Cane海洋模式的模拟结果 171

9.5 ENSO理论 173

原著参考文献 174

第10章 全球热带非绝热位涡 176

10.1 简介 176

10.2 非绝热位涡方程 177

10.3 非绝热位涡方程在全球热带地区的应用 177

10.3.1 位涡 178

10.3.2 位涡的水平平流 179

10.3.3 位涡的垂直平流 179

10.3.4 垂直加热梯度 179

10.3.5 水平加热梯度 181

10.3.6 摩擦贡献项 181

10.4 非绝热位涡方程在飓风系统中的应用 182

原著参考文献 183

第11章 热带云团 185

11.1 引言 185

11.2 简单浮力驱动的干对流 186

11.3 简单浮力驱动的浅层湿对流 189

11.3.1 简单云模型 189

11.3.2 初始条件和边界条件及区域定义 191

11.3.3 数值模拟结果 191

11.4 云模式 194

11.4.1 运动学和热力学 195

11.4.2 云微物理 196

11.4.3 转换过程 200

11.4.4 模拟结果 201

原著参考文献 205

第12章 热带边界层 207

12.1 经验模型 207

12.1.1 混合长的概念 207

12.1.2 风廓线和地表拖曳 208

12.1.3 总体空气动力学方法 209

12.2 边界层的观测事实 210

12.3 一个简单的热带边界层模式 214

12.4 近地层相似理论 215

12.5 大尺度热带边界层的尺度分析 218

12.6 越赤道气流和行星边界层动力学 219

原著参考文献 221

第13章 辐射强迫 222

13.1 热带地区的辐射过程 222

13.2 浅积云和辐射传输 223

13.3 近地层能量平衡 224

13.3.1 地表温度 225

13.3.2 水汽收支和水循环研究中水汽通量的估算 225

13.3.3 表面感热和潜热通量 226

13.3.4 地球表面净太阳（短波）辐射 226

13.3.5 地球表面净热（长波）辐射 226

13.3.6 地表感热通量 228

13.3.7 地表潜热通量 229

13.4 大气层顶部净辐射通量 231

13.4.1 大气层顶部的净太阳辐射 231

13.4.2 大气层顶部的净热辐射 233

13.5 Hadley环流和纬向环流的辐射强迫 234

13.6 季风的生命周期 234

原著参考文献 236

第14章 干静力稳定度和湿静力稳定度 237

14.1 引言 237

14.2 一些常用的定义 237

14.3 干静力能和湿静力能 238

14.3.1 干静力能 238

14.3.2 湿静力能 239

14.4 干静力稳定度和湿静力稳定度方程 240

14.4.1 干静力稳定度方程 240

14.4.2 湿静力稳定度方程 243

14.5 信风逆温的观测事实 244

原著参考文献 251

第15章 飓风的观测 252

15.1 引言 252

15.2 常规观测 257

飓风内核观测 257

15.3 印度洋海域的热带气旋 261

原著参考文献 263

第16章 飓风的生成、路径和强度 264

16.1 引言 264

16.2 飓风的生成 265

16.2.1 水平切变不稳定 265

16.2.2 位涡守恒 266

16.2.3 非绝热效应 266

16.2.4 飓风中PV方程各项的量级 267

16.3 飓风的路径 268

16.3.1 ?效应 268

16.3.2 藤原效应 269

16.3.3 热带气旋的变性 270

16.4 飓风的强度 273

16.4.1 角动量原理 273

16.4.2 局地柱坐标系 274

16.4.3 力矩 275

16.4.4 飓风中的角动量场是什么样的 276

16.4.5 云力矩 277

16.4.6 表面摩擦力矩 279

16.4.7 什么是角动量常数廓线 279

16.4.8 气压力矩 280

16.4.9 内强迫与外强迫 282

16.4.10 涡旋热塔 284

16.4.11 涡旋Rossby波 284

附录1　切变涡度到曲率涡度的转换 285

原著参考文献 286

第17章 飓风模式与预报 287

17.1 引言 287

17.2 轴对称飓风模式 287

17.3 主流业务模式 291

17.4 大西洋飓风的多模式超级集合 293

17.5 太平洋台风的多模式超级集合 295

17.6 大西洋飓风的中尺度模式集合预报及中尺度模式与大尺度模式组合预报 296

原著参考文献 298

第18章 热带海风与日变化 300

18.1 引言 300

18.2 海风模式 301

18.3　关于日变化的一些观测事实 304

18.4 季风区的日变化 307

18.4.1 印度降水的日变化 310

18.4.2 喜马拉雅山麓与青藏高原东部的日变化转换 311

18.4.3 Arritt列线图 311

18.4.4 季风尺度的日变化 314

原著参考文献 316

第19章 热带飑线和中尺度对流系统 318

19.1 引言 318

19.2 西非飑线 319

19.2.1 飑线?D?D“非洲波的重要组成部分” 319

19.2.2 位于两支东风急流之间的飑线 320

19.2.3 其他飑线模型 321

19.2.4 飑线和非飑线系统 322

19.3 中尺度对流系统 325

19.4 对流组织化 326

原著参考文献 329