波与平均流相互作用的多尺度动力学：从非线性WKB理论到天气与气候模式中的重力波参数化

小尺度波与较大尺度流之间的相互作用可用多尺度理论描述，该理论构成了天气和气候模式中一类新的亚网格尺度重力波（GW）参数化的基础。本文综述了该理论的发展。它适用于所有有趣的大气层结情形，即也包括中层大气中出现的适度强层结，从而推广了准地转理论推导的经典假设。在强波幅下产生完全非线性理论，并由弱GW振幅的准线性理论作为补充。后者允许推广到谱描述，构成了数值实现的基础，可避免由焦散（例如GW反射）引起的不稳定性。讨论了能量和位涡的守恒性质，以及GW对较大尺度流产生影响的条件。描述了该理论在大气模式GW参数化中的数值实现，并讨论了该方法相较于经典GW参数化的后果。尽管比后者计算代价更高，但它展现出显著增强的真实感，同时比解析所有相关GW的方法高效得多。所报道的理论及其实现也可能引起对其他波–平均流相互作用的高效且概念清晰的描述的兴趣，包括那些焦散形成构成特殊挑战的情形。