表明大氣運動是在地轉適應和準地轉演變這兩種矛盾對立統一的過程中變化和發展的大尺度運動理論。
基本介紹
- 中文名：地轉適應理論
- 外文名：geostrophicadaptation theory
- 相關術語：地轉平衡
- 學科分支：動力氣象學
描述,提出和發展,適應過程和演變過程的可分性,意義,
描述
在中高緯度自由大氣中，大氣大尺度運動處於準地轉平衡狀態，然而大氣中的這種狀態又不斷地被破壞。天氣變化的重要動力過程就是大氣大尺度運動中地轉平衡的建立、破壞和再建立的過程。所以把大氣大尺度運動過程分為兩個階段：一是地轉適應過程，二是準地轉演變過程。地轉適應過程是地轉平衡破壞後，通過風場和氣壓場之間的相互調整，重新建立起新的平衡的調整過程；準地轉演變過程是風場和氣壓場基本維持地轉平衡狀態的演變過程。地轉適應過程簡稱為適應過程，準地轉演變過程簡稱為演變過程。
在地轉適應過程中，流場和氣壓場不斷地變化來調整到相互適應。若與初始狀態相比，氣壓場變化較大，流場變化較小，則氣壓場適應流場；若氣壓場變化較小，流場變化較大，則流場適應氣壓場。以上兩種適應統稱為適應方向。
提出和發展
地轉適應過程最早由瑞典氣象學家羅斯貝在1938年提出，他分析了一個初始時沒有氣壓場支持的帶狀氣流的演變，結果是當維持流速時，就產生了與科氏力相平衡的水平氣壓梯度力，最後他得出氣壓場和流場相互調整和適應以及氣壓場向流場適應的結論。蘇聯氣象學家H.A.基別爾和美國氣象學家查尼分別在20世紀40年代得到準地轉預報關係。蘇聯氣象學家A.M.奧布霍夫在1949年指出，地轉適應只需三四個小時就能完成。中國氣象學家葉篤正等在前人成果基礎上，提出了地轉適應的尺度理論，他指出，在大尺度環流中，風場適應氣壓場，而在中、小尺度系統中，氣壓場適應風場。之後，中國氣象學家曾慶存指出，在高空氣壓場向風場適應，即運動變化的原因是動力性的。
適應過程和演變過程的可分性
適應過程和演變過程是兩種不同的過程，兩者在時間尺度和物理性質上是可以進行區分的。
（1）在非地轉條件下的大尺度運動的適應過程是很迅速的，其變化時間以“小時”為單位，這使得大氣中不易發生大範圍的非地轉運動，也不易被觀測到非地轉運動；大尺度運動的準地轉演變過程相對比較緩慢，其變化時間以“天”為單位，這是大型天氣演變的特徵之一。
（2）適應過程是準線性的；演變過程是非線性的。適應過程中水平散度的數值大於等於垂直渦度的數值；演變過程中水平散度的數值比垂直渦度小一個量級，是準渦旋運動。適應過程中的水平散度和垂直運動的數值至少比演變過程中的水平散度和垂直運動大一個量級。適應過程中可以不考慮羅斯貝參數的作用；演變過程必須考慮羅斯貝參數的作用。
意義
地轉適應理論的研究對於非線性發展的大氣運動非常重要，它不僅揭示了地轉適應過程本身的機制，而且幫助人類認識準地轉演變過程規律。在準地轉理論指導下，將動量守恆、質量守恆和能量守恆這三個守恆定律運用到大氣運動中，產生渦度方程、連續方程和熱力學方程這三種方程，在乾絕熱條件、地轉平衡條件和靜力條件這三種條件下，推導出準地轉方程組，準地轉方程組成為大氣動力學的核心。
