大气和海洋的非线性动力学概论PDF电子书下载

目录 1

第1章 观测事实 1

1.1 大气环流的季节变化 1

1.2 大洋环流的季节变化 4

1.3 对流层大气环流的指数循环 5

1.4 黑潮运动的双元性 7

1.5 阻塞环流的发展 8

1.6 海洋涡旋的形成和运动 9

1.7 大气流型低频变动的遥相关 11

1.8 瞬变行星波 13

1.9 热带大气的低频振荡 13

1.10 El Ni？o和南方涛动 15

第2章 动力学模式 20

2.1 旋转坐标系的动力学方程组 20

2.2 Boussinesq近似 21

2.3 p坐标的动力学方程组 22

2.4 β-平面模式 23

2.5 准地转近似 24

2.6 两层斜压模式 27

2.7 浅水波方程和正压准地转模式 29

2.8 大气环流数值模式 30

2.9 大洋环流数值模式 31

第3章 非线性系统的近似方法 32

3.1 奇异摄动 32

3.2 可解性条件 34

3.3 多尺度方法 39

3.4 Galerkin低谱截断的一般原理 41

3.5 正压流体运动的低谱模式 42

3.6 斜压流体运动的低谱模式 44

3.7 差分近似 48

4.1 n维系统和相空间 54

第4章 常微分非线性系统的性质 54

4.2 相轨线和极限解 55

4.3 定常解的分支 57

4.4 定常解的稳定性 58

4.5 实分叉 60

4.6 突变 62

4.7 复分叉和周期解 64

4.8 周期解的稳定性 65

4.9 非周期解、奇怪吸引子和混沌 67

4.10 不连续振动系统 69

4.11 不连续振动的相空间的划分 70

4.12 不连续振动的定性分析 72

第5章 孤立波 75

5.1 正压流体Rossby波的KdV方程 75

5.2 孤立Rossby波解 78

5.3 层结流体的mKdV方程 81

5.4 层结流体的孤立波解 85

5.5 斜压流体中的Rossby孤立波 86

5.6 KdV动力学 87

5.7 海洋的湾流涡动和地形的作用 89

5.8 大气中的阻塞环流 91

5.9 孤立涡 93

第6章 斜压不稳定 96

6.1 线性斜压不稳定 96

6.2 弱非线性有限振幅斜压波 99

6.3 一个相似的物理系统 105

6.4 有限振幅斜压波的物理机制 107

6.5 耗散作用下的有限振幅斜压波 109

6.6 有限振幅超长波的发展与指数循环 113

6.7 耗散对有限振幅斜压超长波的作用 117

6.8 大气斜压不稳定和海温异常的发展 120

6.9 强非线性有限振幅斜压波 125

6.10 强非线性海洋斜压涡 128

第7章 正压不稳定 130

7.1 纬向基流的线性正压不稳定 130

7.2 纬向基流中的有限振幅正压波 131

7.3 作为正压非线性波的海洋涡旋 133

7.4 一维Rossby波基流的线性不稳定 135

7.5 二维Rossby波基流的线性不稳定 138

7.6 波状基流中的有限振幅波 139

7.7 气候平均二维Rossby波的不稳定和大气流型的遥相关 141

第8章 近共振 145

8.1 正压流体中的三波共振相互作用 145

8.2 斜压流体的近共振波相互作用 148

8.3 强迫外源近共振线性问题 151

8.4 地形驻波与慢波的非线性作用 152

8.5 地形和热源的有限振幅强迫波 154

8.6 两层斜压流体的近共振弱非线性分析 156

第9章 平衡态 162

9.1 大气环流的定常波 162

9.2 风生洋流的定常态 167

9.3 斜压流体非线性平衡态的多解性 171

9.4 正压运动平衡解的实分叉 175

9.5 平衡解的突变 178

9.6 低谱模式大气的多态平衡理论 180

9.7 奇异摄动的多平衡态 183

9.8 大振幅平衡态和阻塞环流 185

9.9 风生洋流的多态平衡 187

9.10 黑潮运动双元性的动力学 191

第10章 周期运动和非周期运动 199

10.1 平衡解的失稳和复分叉 199

10.2 正压Rossby波的周期性分叉解 202

10.3 Hadley环流向Rossby环流的分叉 204

10.4 强迫波平衡态向混合型环流的分叉 208

10.5 移动性Rossby波环流的稳定性 211

10.6 Lorenz系统和非周期运动 213

10.7 周期性强迫外源的非周期流 216

10.8 摩擦动力系统的准周期振荡 221

10.9 非周期流与大尺度运动的可预报性 222

第11章 强迫波、自由波和基流的相互作用 225

11.1 强迫波和自由波混合系统的临界斜压不稳定、近共振弱非线性分析 225

11.2 强迫波、自由波混合系统的四类平衡解 231

11.3 强迫波、自由波混合系统的不连续振动 233

11.4 作为极限点的极限解和高、低指数环流之间的转换 237

11.5 作为极限环的极限解与指数循环的准周期振荡 242

11.6 指数循环非均匀振荡的数值分析 243

第12章 海气耦合振荡 250

12.1 一个海气耦合作用的正压模式 250

12.2 海气相互作用的弱非线性近共振分析 253

12.3 海气耦合系统的数学模型 255

12.4 海气系统中的平衡态解 257

12.5 海气系统的耦合振荡 260

12.6 大气运动向海温场的调整 263

12.7 耦合振荡的数值计算 264

12.8 斜压大气中纬向不对称海温扰动强迫在海气耦合振荡中的作用 269

第13章 赤道运动 281

13.1 赤道Rossby孤立波 281

13.2 赤道Kelvin波 285

13.3 赤道波的共振 287

13.4 热力强迫的定常环流 288

13.5 热带大气环流的多态平衡和季风 292

13.6 低谱模式非线性多态平衡的敏感性……………………………………………（？）13.7 热带大气的低频振荡 303

13.8 El Ni？o事件引起的大气响应 307

13.9 ENSO事件的大气环流异常引起的海洋响应……………………………………（？）13.10 海气耦合的ENSO理论 316

参考文献 321