[科普中国]-超长波

定义

大气运动在空间上是多尺度的，时间上是多频率的。在整个北半球范围内，沿纬圈方向上波数为1、2、3的大气波动通常称为超长波。超长波的水平尺度在10000公里以上，时间尺度在10天以上。可见超长波是大气中时空尺度最大的一类波动。2

一般特征在对流层中、下层，由于有短波的叠加，在每日天气图上超长波并不明显，但在对流层上层和平流层大气中却主要表现为超长波的活动。

在平流层中冬半年主要表现为超长波的活动，而对流层中活动的短波和长波在平流层都没有多大反映。这种现象也表现了大气超长波的一种特性。理论研究表明，在地球大气中，波动的垂直传播直接与波长有关，只有超长波一类特大尺度的扰动才能由对流层传到平流层，而对流层顶却几乎完全阻尼气旋波和长波，使它们不能影响到平流层。3

在200百帕以上的等压面图上，可清楚看出超长波的活动（见平流层和中层大气环流）；而在对流层中，例如500百帕等压面图上，由于各种不同波长的大气波动相互叠加，只有通过波谱分析，才能确定其存在。在实际大气中，超长波受到大地形、海陆冷热源以及长波能量反馈的控制，它在一定的地理区域内呈准定常状态，这同移动性的大气长波形成鲜明的对照。超长波可作为半球范围内环流形势的重要背景之一，中期和长期天气演变过程与超长波有着密切的联系。1

实例青藏高压的水平尺度达万千米以上，属超长波系统。

青藏高压又称南亚高压，是暖季出现在亚洲大陆南部青藏高原上空对流层顶部的大型暖高压系统。它主要是由于高原的加热作用形成的，因而其结构、性质和形成过程都与海洋上的副热带高压有很大差异。它在500hPa 以下是热低压，在500hPa 以上的高空才表现为高压，而且越向高空高压强度越大，到200—100hPa 高度强度最大，成为北半球上空强大的高压体。其中心区有上升气流，多对流活动，是我国夏季雷暴发生最多的地区。4

动力学模型在超长波的动力学模式中，涡度方程（见大气动力方程）可简化为：

其中f 为科里奥利参数，D 为散度，β 为罗斯比参数，v 为大气水平运动速度。该式表示：对于超长波尺度的运动，散度作用和β项是准平衡的，从而具有准定常的性质。3