数学科学中的传播
第2卷（2004年）
数字4
热带大气降水锋的大尺度动力学：一个新的弛豫极限
页：591 – 626
内政部：https://dx.doi.org/10.4310/CMS.2004.v2.n4.a3
作者
达根·M.W.·弗里森
安德鲁·马伊达
奥利维尔·保卢斯
摘要
下面系统地导出了热带大气中大尺度流场与降水相互作用的简化方程组。这些方程，即热带气候模型，具有浅水方程和通过强非线性源项耦合的水分方程的形式。这个源项降水在状态空间的一个区域中是松弛型的（f）或者温度和湿度，并在这些变量的状态空间的其他地方相同地消失。此外，这些方程与正压不可压缩流方程进行了非线性耦合。下面介绍了该体系的几个数学特征，包括溶液的能量原理及其与弛豫时间无关的一阶导数。通过这些估计，形式上的无限快松弛极限从大尺度动力学角度收敛到一个新的降水锋运动的双曲自由边界问题。涉及降水锋的极限动力学的基本精确解如下，包括三类波：快速干燥锋以及缓慢和快速增湿锋。最后两类波违反了Lax的激波不等式；然而，下面给出的数值实验证实了它们在实际有限松弛时间下的鲁棒可实现性。从热带大气动力学的角度来看，这里发展的理论为热带与深层对流相关的显著大尺度湿气区域在准平衡近似下移动并与大尺度动力学相互作用的方式提供了一个新的视角。
2004年1月1日出版
