• 羅斯貝波

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    羅斯貝波

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    羅斯貝波,也稱為行星波,是一種自然發生在旋轉流體中的慣性波。 它們最初是由瑞典出生的美國氣象學家卡爾-古斯塔夫·阿維德·羅斯比發現的。 由于行星的自轉,它們在行星的大氣層和海洋中被觀察到。 地球上的大氣羅斯貝波是高空風中的巨大曲流,對天氣有重大影響。 這些波與壓力系統和射流有關。 海洋羅斯貝波沿著溫躍層移動:溫暖的上層和寒冷的海洋深層之間的邊界。

    羅斯貝波類型

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    大氣波

    大氣羅斯貝波是位渦守恒的結果,并受科里奧利力和壓力梯度的影響。 旋轉導致流體在北半球移動時向右移動,在南半球向左移動。 例如,從赤道向北極移動的流體將向東偏移; 從北方流向赤道的流體將偏向西方。 這些偏差是由科里奧利力和導致相對渦度變化的位渦度守恒引起的。 這類似于力學中的角動量守恒。 在包括地球在內的行星大氣中,羅斯貝波是由于科里奧利效應隨緯度的變化而產生的。 Carl-Gustaf Arvid Rossby 于 1939 年首次在地球大氣層中發現了這種波,并繼續解釋了它們的運動。

    人們可以將地球上的羅斯貝波識別為它的相速度,以它的波峰為標志,總是有一個向西的分量。 然而,收集到的一組羅斯貝波似乎以所謂的群速度向任一方向移動。 通常,較短的波具有向東的群速度,而長波具有向西的群速度。

    正壓和斜壓這兩個術語用于區分羅斯貝波的垂直結構。 正壓羅貝波在垂直方向上沒有變化,傳播速度最快。 另一方面,斜壓波模式在垂直方向上確實有所不同。 它們的速度也較慢,速度僅為每秒幾厘米或更低。

    大多數對羅斯貝波的研究都是在地球大氣層中進行的。地球大氣中的羅斯貝波很容易觀察到(通常是 4-6 個)大范圍的急流蜿蜒曲折。 當這些偏差變得非常明顯時,大量的冷空氣或暖空氣就會分離,并分別成為低強度氣旋和反氣旋,并造成中緯度地區的日常天氣模式。 羅斯貝波的作用部分解釋了為什么北半球的東部大陸邊緣,如美國東北部和加拿大東部,比同緯度的西歐更冷,以及為什么地中海在夏季干燥 (Rodwell-Hoskins) 機制)。

    極向傳播的大氣波

    在熱帶非常溫暖的海面上,例如在厄爾尼諾事件期間,到對流層的深層對流(傳熱)得到加強。 這種熱帶強迫會產生具有向極地和向東遷移的大氣羅斯貝波。

    向極地傳播的羅斯貝波解釋了許多觀察到的低緯度和高緯度氣候之間的統計聯系。 其中一種現象是平流層突然變暖。 向極地傳播的羅斯貝波是北半球變異性的一個重要且明確的部分,正如北美太平洋模式所表達的那樣。 類似的機制適用于南半球,并部分解釋了南極洲阿蒙森海地區的強烈變化。 2011 年,一項使用大氣環流模型的自然地球科學研究將熱帶太平洋中部溫度升高產生的太平洋羅斯貝波與阿蒙森海地區的變暖聯系起來,導致南極洲西部埃爾斯沃思地和瑪麗伯德地的冬季和春季大陸變暖 平流增加。

    其他星球上的羅斯貝波

    大氣中的羅斯貝波,就像開爾文波一樣,可以發生在任何有大氣層的旋轉行星上。 金星上的 Y 形云特征歸因于開爾文和羅斯貝波。

    大氣羅斯貝波

    海浪

    大洋羅貝波是海盆內的大規模波浪。 與數百公里量級的大氣羅斯貝波相比,它們的振幅較低,約為厘米(在地表)到米(在溫躍層)。 他們可能需要幾個月的時間才能穿越一個大洋盆地。 它們從海洋表層的風應力中獲得動量,并被認為可以傳達由于風和浮力引起的強迫變化引起的氣候變化。 正壓波和斜壓波都會引起海面高度的變化,盡管波的長度使它們在衛星測高儀出現之前很難檢測到。 衛星觀測證實了大洋羅貝波的存在。

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    詞條目錄
    1. 羅斯貝波
    2. 羅斯貝波類型
    3. 大氣波
    4. 極向傳播的大氣波
    5. 其他星球上的羅斯貝波
    6. 海浪

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