太阳常数的微小变化在气候变化中的作用 被引量：4

1

作者 辛国君 梁福明 《大气科学》 CSCD 北大核心 1998年第3期318-325,共8页

将复杂的气候系统抽象为含有云辐射动态反馈过程的高度非线性气候模型，利用分岔理论，分析了该模型的平衡态及其稳定性。计算结果表明，云反照率反馈、地表反照率反馈和水汽反馈是气候系统呈现多平衡态结构的主要因素，是气候变化复杂... 将复杂的气候系统抽象为含有云辐射动态反馈过程的高度非线性气候模型，利用分岔理论，分析了该模型的平衡态及其稳定性。计算结果表明，云反照率反馈、地表反照率反馈和水汽反馈是气候系统呈现多平衡态结构的主要因素，是气候变化复杂性根源，而云放射率反馈对系统结构的影响，只有在强烈的水汽放射率反馈条件下才表现明显。较强的地表反照率反馈和水汽放射率反馈，均可在太阳常数仅有微小变化时就能导致全球气候突变。 展开更多

关键词 平衡态 稳定性 气候反馈 太阳常数 气候变化

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傅科摆的进动与轨迹的周期性 被引量：3

2

作者 辛国君 刘树新 舒幼生 《大学物理》 北大核心 2013年第4期5-7,共3页

利用守恒量求解傅科摆小摆角相对运动方程,解析解是内次摆线.确定了轨迹的曲率半径和周期轨迹的形成条件.证明了摆球速度矢量是以匀角速度-ωsinλ旋转的.

关键词 傅科摆 摆平面进动 曲率半径 内次摆线

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气候噪声和气候系统的分维 被引量：9

3

作者 辛国君 《应用气象学报》 CSCD 北大核心 1997年第1期85-91,共7页

根据相空间嵌入定理，按照Ｇｒａｓｓｂｅｒｇｅｒ和Ｐｒｏｃａｃｃｉａ提出的计算分数维的方法，利用近百年来南、北半球地面气温资料，估算了气候吸引子的分数维．计算结果表明：气候吸引子的分数维南半球为３．３～３．７，北半球为... 根据相空间嵌入定理，按照Ｇｒａｓｓｂｅｒｇｅｒ和Ｐｒｏｃａｃｃｉａ提出的计算分数维的方法，利用近百年来南、北半球地面气温资料，估算了气候吸引子的分数维．计算结果表明：气候吸引子的分数维南半球为３．３～３．７，北半球为３．２～３．７．它提供了气候吸引子的自相似结构的基本信息，表明模拟气候系统最少需要４个独立变量．另外。 展开更多

关键词 分数维 相空间 气候吸引子 气候噪声 气候系统

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傅科摆相对运动轨迹的求解 被引量：1

4

作者 辛国君 刘树新 《力学与实践》 CSCD 北大核心 2012年第5期70-72,共3页

利用机械能守恒和恒等式,求解傅科摆相对运动方程,得到了任意初始条件下的极坐标解析解,并明确了不同轨迹形态与初始条件之间的对应关系.

关键词 傅科摆 相对运动轨迹 极坐标 简谐振动

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用零维能量平衡气候模型分析大气气溶胶的气候效应 被引量：1

5

作者 辛国君 《北京大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 1999年第3期375-382,共8页

将大气短波吸收系数的增加量假设为晴空大气反照率的增加量的线性函数，综合考虑云对能量传输的调节及其与地气系统之间复杂的非线性相互作用，利用零维能量平衡模型分析了气溶胶的气候效应。分析计算结果发现，大气气溶胶含量增加可能... 将大气短波吸收系数的增加量假设为晴空大气反照率的增加量的线性函数，综合考虑云对能量传输的调节及其与地气系统之间复杂的非线性相互作用，利用零维能量平衡模型分析了气溶胶的气候效应。分析计算结果发现，大气气溶胶含量增加可能引发的气候变化主要是（１）大气温度升高，地表感热输送和蒸发潜热减少，这会引起全球干旱；（２）气溶胶使地面升温还是降温，主要依赖于大气对太阳辐射的吸收能力和晴空大气的反照率，地表反照率反馈机制使气溶胶的气候效应得到加强。 展开更多

关键词 气溶胶 气候效应 大气 气候模型 能量平衡

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气温变化的层次结构与未来气候变化趋势预测 被引量：1

6

作者 辛国君 《北京大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 1997年第2期254-261,共8页

用子波变换分析了Ｊｏｎｅｓ和Ｖｉｎｎｉｋｏｖ南北半球近百年来气温资料，确定了气温变化的层次结构。结果发现，北半球在１９２３年前后、南半球在１９３９年前后发生了一次较大时间尺度的冷暖突变。提出了预测未来气候变化趋势的新... 用子波变换分析了Ｊｏｎｅｓ和Ｖｉｎｎｉｋｏｖ南北半球近百年来气温资料，确定了气温变化的层次结构。结果发现，北半球在１９２３年前后、南半球在１９３９年前后发生了一次较大时间尺度的冷暖突变。提出了预测未来气候变化趋势的新思路，即根据气温变化的层次结构和不同层次的冷暖期特征时间尺度，预测未来气候变化。认为在北半球１９２３至２００１年为大暖期，从２００１年起将进入大冷期，大冷期约有７７年；１９９１年至２００１年是大暖期中相对凉爽的时期，８０年代的增温事件将从１９９１年起趋于缓和。 展开更多

关键词 气候突变 层次结构 气温变化 气候变化 预测

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气温变化的层次结构的外部成因浅析 被引量：1

7

作者 辛国君 《北京大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 1997年第5期600-605,共6页

利用近百年来大气中ＣＯ２含量、太阳活动和强火山活动的历史资料，对照南北半球气温变化的层次结构，发现北半球在１９２４年、南半球在１９３９年发生的大尺度冷暖突变，ＣＯ２气体的温室效应不是主要的强迫因素，也不太可能是由太阳... 利用近百年来大气中ＣＯ２含量、太阳活动和强火山活动的历史资料，对照南北半球气温变化的层次结构，发现北半球在１９２４年、南半球在１９３９年发生的大尺度冷暖突变，ＣＯ２气体的温室效应不是主要的强迫因素，也不太可能是由太阳常数的较大天文改变引起的，它与强火山活动有着密切关系。北半球１９２４年前的大冷期内中等冷期对应着中低纬强火山爆发，中等暖期对应着中高纬强火山爆发，对应关系明显。南半球中等尺度的冷暖突变与年平均相对黑子数准１１． 展开更多

关键词 冷暖期 层次结构 气温变化 气候变化

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天气和气候的时间序列特征分析 被引量：28

8

作者 时少英 刘式达 +4 位作者 付遵涛 刘式适 梁福明 辛国君 李百炼 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期259-264,共6页

本文从天气和气候资料出发,提出气候的q阶(0≤q≤1)微商是天气,而天气可以近似为白噪声.在此基础上,利用描述自相似非马尔可夫随机过程的时间分数维扩散方程的分析成果,并结合时间序列的相关性分析,从理论上进一步指出气候信号的记忆性... 本文从天气和气候资料出发,提出气候的q阶(0≤q≤1)微商是天气,而天气可以近似为白噪声.在此基础上,利用描述自相似非马尔可夫随机过程的时间分数维扩散方程的分析成果,并结合时间序列的相关性分析,从理论上进一步指出气候信号的记忆性好于天气信号,且其概率密度分布的尾巴比较长. 展开更多

关键词 分数维导数 天气 气候 记忆性 概率密度分布

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龙卷风的漏斗结构理论 被引量：26

9

作者 刘式适 付遵涛 +3 位作者 刘式达 许焕斌 辛国君 梁福明 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2004年第6期959-963,共5页

龙卷风是大气中风速和垂直速度极大的小尺度系统 .本文用气压梯度力、惯性离心力、黏性力三力平衡的柱坐标 (r ,θ,z)下的大气动力和热力学方程组 ,求龙卷风的三维速度场 (vr,vθ,vz) ,从理论上绘制出龙卷风的三维漏斗型结构 .充分说明... 龙卷风是大气中风速和垂直速度极大的小尺度系统 .本文用气压梯度力、惯性离心力、黏性力三力平衡的柱坐标 (r ,θ,z)下的大气动力和热力学方程组 ,求龙卷风的三维速度场 (vr,vθ,vz) ,从理论上绘制出龙卷风的三维漏斗型结构 .充分说明龙卷风由涡旋流和急流这两种流叠加而成 ,涡旋流是由惯性离心力造成的 ,急流是由水平辐合辐散而引起的强对流 . 展开更多

关键词 龙卷风 漏斗结构 涡旋流 急流 大气科学

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不同下垫面湍流通量计算方法的比较研究 被引量：21

10

作者 刘树华 茅宇豪 +5 位作者 胡非 张称意 刘立超 梁福明 辛国君 王建华 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期616-629,共14页

本文利用1990～1994年在中国内蒙古奈曼市半干旱地区沙丘和植被区下垫面观测的微气象数据,采用变分法、波文比能量平衡方法和空气动力学方法计算了7种下垫面(沙丘、草原、四种放牧强度的草地、玉米田)的湍流通量并进行了比较.结果表明:... 本文利用1990～1994年在中国内蒙古奈曼市半干旱地区沙丘和植被区下垫面观测的微气象数据,采用变分法、波文比能量平衡方法和空气动力学方法计算了7种下垫面(沙丘、草原、四种放牧强度的草地、玉米田)的湍流通量并进行了比较.结果表明:除沙丘和重度放牧草地外,三种方法计算的湍流通量在大多数时刻是比较一致的,相关性较高,能量闭合程度也较好.在用于计算植被相对茂盛下垫面的湍流通量时,变分法得到的结果更好一些.随着放牧强度的增大,地表生物量、覆盖率和植被高度相应减少,潜热和动量通量相应减小,而感热通量增大.草地等植被茂盛的下垫面能够增加垂直方向的动量输送,增加空气动力学粗糙度,减小风速,阻止地表沙粒的运动和沙丘的起伏,对防止沙漠化能起到较大作用. 展开更多

关键词 变分法 波文比能量平衡法 空气动力学法 不同下垫面 湍流通量

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不同生态系统CO_2通量和浓度特征分析研究 被引量：19

11

作者 李婧 刘树华 +5 位作者 茅宇豪 张称意 刘立超 梁福明 辛国君 王建华 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2006年第5期1298-1307,共10页

本文利用1993～1994年日本国家农业环境研究所与中国科学院沙漠研究所合作在内蒙古奈曼地区实测的7种不同生态系统（沙丘、轻度放牧草原、中度放牧草原、重度放牧草原、无放牧草原、玉米田和大豆田）的净辐射、土壤热通量、两个高度的CO... 本文利用1993～1994年日本国家农业环境研究所与中国科学院沙漠研究所合作在内蒙古奈曼地区实测的7种不同生态系统（沙丘、轻度放牧草原、中度放牧草原、重度放牧草原、无放牧草原、玉米田和大豆田）的净辐射、土壤热通量、两个高度的CO2浓度、温度、湿度和风速等资料，采用空气动力学方法，计算了CO2通量及其与环境和人为干扰因子的关系，并分析了不同下垫面的光合作用特征．结果表明：各种下垫面CO2通量的共同特点是：在白天，CO2通量和梯度的输送方向是从大气向植被，在中午（11-13时）输送达到负的最大值；在夜间，CO2通量和梯度输送方向与白天相反，是从植被向大气，在早晨（3～5时）达到正的最大值．植被覆盖率及生物量不同的下垫面光合作用强度有明显差异，天气状况对光合作用也有一定影响． 展开更多

关键词 不同生态系统 不同放牧强度 CO2通量和浓度 空气动力学方法 环境和人为因子

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沙漠绿洲地区夏季地表能量收支的数值模拟 被引量：11

12

作者 刘树华 潘英 +4 位作者 胡非 刘和平 梁福明 辛国君 王建华 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期1197-1207,共11页

本文在MSPAS(Modified Soil-Plant-Atmosphere Scheme)的基础上,引入了一个有效的晴天大气辐射传输方案,建立了一个能在物理上真实地模拟陆气相互作用及其反馈机制的二维模式MLAIM(Modified LandAtmosphere Interaction Model).本文利用... 本文在MSPAS(Modified Soil-Plant-Atmosphere Scheme)的基础上,引入了一个有效的晴天大气辐射传输方案,建立了一个能在物理上真实地模拟陆气相互作用及其反馈机制的二维模式MLAIM(Modified LandAtmosphere Interaction Model).本文利用HEIFE实验的观测资料对MIAIM的模拟结果进行了检验,对其中不合理的部分进行了分析,指出了在干旱半干旱区陆面过程参数修正的必要性,对干旱半干旱区土壤水分传输以及大气近地面层湍流输送的参数化方案进行了改进.改进后的模式能够较好地模拟夏季连续晴天条件下沙漠的地表能量收支,因此,本文利用MIAIM研究了绿洲对其周围沙漠地表能量收支的影响,并对地表能量收支各分量之间的相互作用进行了分析.结果表明,绿洲向其下风向沙漠的水汽输送是导致其上下风向沙漠间地表能量收支差异的最重要的因子. 展开更多

关键词 沙漠 绿洲 夏季 地表能量收支 陆气相互作用 数值模拟

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沙漠人工植被和流动沙丘的小气候特征观测研究 被引量：25

13

作者 刘树华 辛国君 +3 位作者 陈荷生 冯金朝 刘元波 刘立超 《干旱区地理》 CSCD 北大核心 1994年第1期16-23,共8页

本文利用1992年8月在中国科学院沙坡头治沙试验研究站沙漠人工植被防护体系和流动沙丘下垫面近地面层的微气象观测资料，分析了其小气候特征，效应的物理机制及实际和理论意义．

关键词 人工植被 流动沙丘 小气候 沙漠

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利用区域尺度气象模式模拟黑河地区地表能量通量的研究 被引量：9

14

作者 刘树华 蒋浩宇 +5 位作者 胡非 张称意 刘和平 梁福明 辛国君 王建华 《大气科学》 CSCD 北大核心 2008年第6期1392-1400,共9页

应用中尺度区域模式RAMS(the regional atmospheric model system),在40余组不同参数的条件下模拟中国干旱半干旱黑河地区的地表能量通量和土壤温度特征,并以此探索模式在干旱半干旱地区的适用性。为了证明模拟结果的准确性和模式的稳定... 应用中尺度区域模式RAMS(the regional atmospheric model system),在40余组不同参数的条件下模拟中国干旱半干旱黑河地区的地表能量通量和土壤温度特征,并以此探索模式在干旱半干旱地区的适用性。为了证明模拟结果的准确性和模式的稳定性,模拟连续运行30天,其中包含晴好和阴雨的天气过程。模拟结果表明:即使使用较为可靠的NECP再分析气压层资料和实地探测资料,进行初始场和参数的输入,RAMS的默认设置也很难较为合理地反演出地表能量通量,只有合理地调整好其土壤特征参数,RAMS才能得到与实测资料符合得较好的结果。土壤特征参数对模拟结果影响较大,影响因子的重要性依次为:土壤含水量、土壤层总厚度、土壤温度。 展开更多

关键词 中尺度区域模式 黑河地区 潜热通量 感热通量 土壤温度

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从二维地转风到三维涡旋运动 被引量：6

15

作者 刘式达 刘式适 +2 位作者 付遵涛 辛国君 梁福明 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2003年第4期450-454,共5页

给出了大气三维涡旋运动基本态所满足的简洁的偏微分方程 .大气涡旋运动存在低压辐合上升和高压辐散下沉的基本状况 ,基本态的三维速度场可以用流函数和对流速度势分解 ,且具有螺旋结构 .当Reynolds数Re→∞ 时 ,涡旋运动就化为地转风 ... 给出了大气三维涡旋运动基本态所满足的简洁的偏微分方程 .大气涡旋运动存在低压辐合上升和高压辐散下沉的基本状况 ,基本态的三维速度场可以用流函数和对流速度势分解 ,且具有螺旋结构 .当Reynolds数Re→∞ 时 ,涡旋运动就化为地转风 ,涡旋运动近似就化为地转风近似 . 展开更多

关键词 二维地转风 三维涡旋运动 大气涡旋运动 基本态 三维速度场

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沙坡头人工植被区和流动沙丘上热量平衡观测研究 被引量：11

16

作者 刘树华 辛国君 +3 位作者 陈荷生 刘元波 冯金朝 刘立超 《气象》 CSCD 北大核心 1994年第1期9-12,8,共5页

采用流动沙丘上人工植被和裸露流动沙丘下垫面近地层微气象实测资料，应用波文比法，计算了近地层感热和潜热通量２），并与作者在防风林干旱裸田和湿润小麦植被农田的结果进行比较分析。结果表明：在雨季的沙坡头地区流动沙丘人工植被... 采用流动沙丘上人工植被和裸露流动沙丘下垫面近地层微气象实测资料，应用波文比法，计算了近地层感热和潜热通量２），并与作者在防风林干旱裸田和湿润小麦植被农田的结果进行比较分析。结果表明：在雨季的沙坡头地区流动沙丘人工植被上净辐射通量较强，可达６００Ｗ．ｍ－２以上，而净辐射的７０％左右的能量用于地表的蒸散，而感热散失和土壤贮存能量各占１５％左右；裸露流动沙丘上由于地表反射率大而净辐射通量小于植被区，可达４００Ｗ．ｍ－２，净辐射的６０％左右的能量用于地表蒸发，感热散失量占１５％左右，土壤热贮存占２５％左右。在干旱防风林棵田中，净辐射的４５％左右的能量作为感热而散失，蒸腾潜热只占３５％左右，而土壤贮存的热量占２０％左右。在湿润的小麦植被农田上，几乎净辐射的全部能量都用于潜热蒸散。特别在初夏的干燥天气及热平流较强时，潜热蒸散项甚至大于净辐射项，而感热几乎全天为负值，土壤热通量只占净辐射的５％左右。 展开更多

关键词 流动沙丘 人工植被 热量平衡

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地球自转与气候动力学──振荡理论 被引量：7

17

作者 刘式适 刘式达 +1 位作者 傅遵涛 辛国君 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 1999年第5期590-598,共9页

考虑地球自转速率随时间的变化，并应用描写低纬地球流体（大气和海洋）的水平运动方程，分析了地球自转速率变化对低纬大气和海洋振荡的影响．研究指出：地球自转速率的变化不但会直接影响低纬大气和海洋的振荡周期和振幅，而且会影响... 考虑地球自转速率随时间的变化，并应用描写低纬地球流体（大气和海洋）的水平运动方程，分析了地球自转速率变化对低纬大气和海洋振荡的影响．研究指出：地球自转速率的变化不但会直接影响低纬大气和海洋的振荡周期和振幅，而且会影响纬向风和洋流的变化，从而导致海温和海平面的变化．所以，地球自转速率的变化是影响全球气候变化的重要因素之一．关键词##4地球自转速率;;气候变化;; 展开更多

关键词 地球自转 气候动力学 振荡理论 大气 海洋

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大气流场的拓扑结构 被引量：3

18

作者 梁福明 时少英 +3 位作者 刘式达 刘式适 付遵涛 辛国君 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2004年第4期584-589,共6页

用简化的大气运动方程 ,定性分析了大气中几种常见天气系统流场的拓扑结构 .研究表明 ,气旋反气旋流场与中心点附近的流形相对应 ;长波演化形成阻塞高压流场 ,与鞍点和中心点从合并到分离的流形相对应 ;台风和龙卷风的流场与三维空间中... 用简化的大气运动方程 ,定性分析了大气中几种常见天气系统流场的拓扑结构 .研究表明 ,气旋反气旋流场与中心点附近的流形相对应 ;长波演化形成阻塞高压流场 ,与鞍点和中心点从合并到分离的流形相对应 ;台风和龙卷风的流场与三维空间中鞍 -焦点附近的流形相对应 .研究大气流场的拓扑结构 ,可以直观清晰地揭示大气运动的形态和形成机理 ,有助于认识大气运动的规律 .文中讨论基于一定假设 ,结果与实际大气有差异 ,因而具有局限性 . 展开更多

关键词 大气流场 流函数 拓扑结构 平衡点 鞍-焦点

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黑河地区近地面层辐射和温度的适用性模拟研究 被引量：4

19

作者 刘树华 蒋浩宇 +5 位作者 胡非 张称意 刘和平 梁福明 辛国君 王建华 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第6期928-937,共10页

为了检验中尺度区域大气模式在中国高原复杂下垫面区域气候模拟中的适用性,文中采用该模式在40余种不同的初始参数条件下模拟了1991年6月20日至7月20日黑河区域的近地面辐射收支平衡和空气温度。并分析了中尺度区域大气模式应用于中国... 为了检验中尺度区域大气模式在中国高原复杂下垫面区域气候模拟中的适用性,文中采用该模式在40余种不同的初始参数条件下模拟了1991年6月20日至7月20日黑河区域的近地面辐射收支平衡和空气温度。并分析了中尺度区域大气模式应用于中国西北部大起伏地形和高原地区复杂下垫面(HEIFE)的模拟能力。结果表明,在仅使用NCEP再分析资料、探空资料和常规地面观测资料(RAMS标准输入),而不根据当地特征调整区域大气模式初始参数的情况下,对近地面层的辐射收支和空气温度具有一定的模拟能力,但可能引发较大的误差;特别是地面向上长波辐射通量和2 m空气温度,其模拟结果与实测结果相差甚远。只有合理地调整模式的初始参数,主要是初始土壤层的温度和湿度,才能得到与实测资料符合良好的结果;而要进一步地模拟出这些物理量在复杂天气情况下的细致变化,则需要把土壤深度扩大到4 m左右,并使用较为可靠的数据初始化垂直非均匀的土壤湿度。 展开更多

关键词 区域大气模式 中尺度区域大气模式 HEIFE 土壤温度 土壤湿度

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稳定近地面层Monin-Obukhov长度的解析解 被引量：5

20

作者 郭晓峰 蔡旭晖 辛国君 《北京大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期172-179,共8页

将空气动力学方法迭代求解Monin Obukhov(M O)长度的过程 ,转化为非线性理论中求解映射不动点的问题 ,获得稳定近地面层M O长度的解析解。求解过程中采用了Dyer归纳的通量廓线关系的无量纲函数形式 ,并给出解析解的适用范围是Richardson... 将空气动力学方法迭代求解Monin Obukhov(M O)长度的过程 ,转化为非线性理论中求解映射不动点的问题 ,获得稳定近地面层M O长度的解析解。求解过程中采用了Dyer归纳的通量廓线关系的无量纲函数形式 ,并给出解析解的适用范围是Richardson数 (Ri)小于 0 . 2。通过对中国夏、冬两季各 2种典型稳定层结条件算例的计算 ,验证了解析解与迭代解的一致性。根据非线性科学中关于映射不动点稳定性的理论 ,讨论了迭代算法的收敛性 ,表明迭代算法在理论上可以收敛到解析解 ,但在Ri接近 0 . 2时误差较大。 展开更多

关键词 Monin-Obukhov长度 近地面层 解析解 一维映射 Floquet乘子

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