41、搅拌能量与进化科学：从气象学成就到自然现象的全新解读

搅拌能量与进化科学：从气象学成就到自然现象的全新解读

气象学历史上的“半”成就

在气象学的历史长河中，有两项“半”重要的成就值得我们关注。第一项“半”成就是比耶克内斯（Bjerknes）的环流定理。在实际情况中，大多数旋转涡流并非闭合的，比耶克内斯引入了势函数，但这使得他的工作存在不完整性和缺陷，成为了这“半”遗憾。第二项“半”成就是菲约托夫特（Fjörtoft）为无辐散流引入的动能概念。他不仅理解不全面，而且引入该概念是为了设计保守的数值计算方案，从而错失了探索搅拌能量概念的重要历史契机，留下了另一半遗憾。如果现代科学沿着环流定理和搅拌能量转换的方向发展，那么不仅预测科学，整个自然科学的现状都将与如今的困境截然不同。

菲约托夫特的工作未能揭示旋转流动能的本质含义，与我们的搅拌能量概念有着根本区别。在所有关于无辐散流动能的研究中，似乎没有作者认识到波动运动和旋转运动是完全不同的。波动运动以传播的形式传递能量而不输送物质，而旋转涡运动在完成能量转换的同时也完成了物质的输送。特别地，搅拌能量的概念包含了传统动能作为一种特殊情况，极大地拓展了我们的研究领域。因此，研究能量转换和传递形式的重要性在于发现物质能量的详细转换和传递过程。

搅拌能量的守恒、转换过程及非守恒与进化

两级环流情况

当考虑只有两级的环流时，从搅拌能量守恒方程（7.6）可得：
[
\frac{\mu_1}{2}v_1^2 + \frac{\mu_2}{2}v_2^2 = c = const \quad (7.7)
]
从方程（7.5）可得：
[
v_1^2 + v_2^2 = c = const \quad (7