论Rossby波在东、西风带中传播与频散II--球面Rossby波方程与诊断分析
辜旭赞
中国气象局武汉暴雨研究所,湖北 武汉,430074
摘要：从球坐标（Spherical coordinate）非地转、正压水平无辐散大气运动微扰方程出发，推导出球面 Rossby波方程，证明球面 Rossby 波的物理机制仍然是绝对涡度守恒与β效应，但基本气流以涡度形式参与了β效应。因球面 Rossby 波偏微分方程不存在经向-纬向传播的“双向简谐波（传统 Rossby 波）”解，则将它做经向-纬向求导分离，从而得到关于球面经向风扰动的二阶偏微分方程及与之相应的仅作纬向传播的简谐波解，但待解的二阶偏微分方程不归于数理方程中的任何特殊函数，即证明不存在以连带 Legendre 函数为通解的 Haurwitz 波。采用传统 Rossby 波两个通解，当作球面 Rossby 波两类特解，做诊断分析表明，传统 Rossby 波正确反映球面 Rossby波的（β-平面近似）“线性部分”，但球面 Rossby 波及其纬向波速和群速都带有地球曲率性，并且存在奇点，其中，球面谐波扰动 Rossby 波仍然保持槽与脊纬向对称性，但“正弦扰动”与“余弦扰动”Rossby 波有一定差别，而球面指数扰动 Rossby 波槽与脊不具备纬向对称性，后者可以解释东、西风带槽与脊一般为纬向非对称，还可以解释台风的纬向非对称结构。
关键词：Rossby波Haurwitz波微扰方程二阶偏微分方程谐波扰动解指数扰动解β效应
分类号：P432(动力气象学)
资助基金：国家自然科学基金(41275106)
论文发表日期：2016-01-01
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：12( 622-633 )
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