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蘭姆波

鎖定
考慮地球旋轉作用,在靜力平衡大氣中還可以產生一種只沿水平方向傳播的特殊聲波,稱為蘭姆波。其特點是:空氣微團只做水平運動,靜力平衡成立,水平尺度較大。蘭姆波的相速大於絕熱聲速,是快波型波動。它與純水平聲波不同的是,它是頻散波
中文名
蘭姆波
外文名
Lamb wave
學    科
動力氣象學
實    質
特殊聲波
特    點
只做水平運動,水平尺度較大
波動類型
快波型、外波型波動

蘭姆波定義

考慮地球旋轉作用,在靜力平衡大氣中還可以產生一種只沿水平方向傳播的特殊聲波,稱為蘭姆波。其特點是:空氣微團只做水平運動,靜力平衡成立,水平尺度較大。 [1] 

蘭姆波相關方程

蘭姆波擾動方程組

取靜止大氣作為基本大氣狀態,設
,則由線性擾動方程組可得描寫蘭姆波的擾動方程組為 [1] 
上式中,k為波數
為初位相,c為波速,t為週期,v為頻率 [2]  若初始無位温擾動,則由
可知,無位温擾動這也是蘭姆波的一個重要性質。 [1] 

蘭姆波靜力平衡方程

上式是決定擾動鉛直結構的方程。 [1] 

蘭姆波頻率方程

其解為
對應的是定常解。 [1] 
對應的是波動解,所以蘭姆波的頻率為

蘭姆波相速、羣速

,則相速、羣速為 [1] 
可見相速羣速方向相同,但
。蘭姆波的相速大於絕熱聲速,是快波型波動。它與純水平聲波不同的是,它是頻散波。由於
,故擾動能量將穿過等位相面向後傳播。
此外,蘭姆波各擾動量在鉛直方向是有變化的,擾動氣壓振幅隨高度按指數減小。若在地面無氣壓擾,蘭姆波只有在外部條件允許下才能存在。因外部條件作用才能存在的波動稱為“外波”,故蘭姆波屬於外波型波動。
蘭姆波的擾動氣壓隨高度按指數減小,但擾動速度隨高度幾乎不改變,這是蘭姆波鉛直結構的主要特徵。 [1] 
參考資料
  • 1.    呂美仲.動力氣象學:氣象出版社,2004
  • 2.    葉篤正.動力氣象學:科學出版社,1988