Hide和Mason(1975)在实验室开展了模仿实际地球大气的旋转圆筒实验。他们采用较深的环形圆筒装置，环形圆筒实验装置的内、外半径差为b-a=101mm-55=46mm，内装深度为d=135mm的水、甘油混合液。内、外壁间的温差保持恒定在ΔT＝Tb-Ta=9K，使液体发生由内壁向外壁的对流。同时环形圆筒的转动速度在增加。图3.22是在此恒定温差条件下环形圆筒的角速度在不断增加的一组实验照片。照片流型摄自d=130mm深度，即流体顶部自由表面之下5mm的层次上。
在较低的转动速度=0.41rad/s下，得到稳定时的流型是轴对称的环流(如图3.22a所示)，类似大气中的纯纬向环流；逐步增加旋转速率，轴对称环流不能够维持，出现波动，例如当=1.07rad/s时，为典型的2波环流(图3.22b)，类似大气中的二槽二脊流型；=1.21rad/s时呈显规则的3波环流(图3.22c)，即三槽三脊型；=3.22rad/s时则出现相似于5波环流(图3.22d)，为五槽五脊型；=3.91rad/s时，5波流型开始破坏(图3.22e)；当=6.4rad/s时，波状的不规则特征就十分明显了(图3.22f)。
在这个实验中有动量(角动量)的输送，也有热量的输送，而以动量的输送为主，因为在图3.22a中有水平温差存在，但没有形成对流，自然后来出现的对流是旋转加快的结果。角动量的梯度方向由圆筒外壁指向内壁，由底指向上；实际图示层次较高，可不考虑下边界的角动量影响。当圆筒旋转时，流体内、外壁都有角动量向流体内部输送，达到平衡时外壁成为角动量的源，内壁成为角动量的汇。
实验得到的流型可以划分为三种基本类型：轴对称流型；规则和周期性的波状流型；不规则非周期流型。在低角速度下，轴对称流型内的对流将热量自内壁向外壁输送，这类似Benard流。而当Ω增大到一定值时，流体内的角动量差需要大的波动来输送。进一步增大Ω，相应的角动量差也不断增大，靠大尺度的2个波、3个波来输送角动量也显得不够了，于是流体内波动的数目不断增多，经向输送更为强烈。最后，出现高度的混乱状态。但宏观运动形态依然是有规律的，在其内部存在着不同尺度的次级环流，角动量(和能量)的输送中存在着大尺度向小尺度的分解过程。上述的实验说明了实际大气中一些什么问题和现象呢？
3．旋转圆筒实验与实际大气
角速度在地球表面上处处相等，但在赤道两侧的不同纬度带上线速度是不同的，于是较低的纬度带为角动量的源地，较高的纬度带相对较低的纬度带为角动量的汇聚地，这一点与转盘实验有点相同。图3.22的流型相当于一个观测者在地球两极外看到的大气流型。圆筒内、外壁间的温差相当于地球极赤间的温差。低角速度下轴对称流型类似于Hadley环流；而在高角速度下，这种单圈对流不复存在，流体波动的发生是不可避免的。天气槽脊系统是这种流体波动的具体体现。旋转圆筒实验说明旋转作用在很大程度上决定了大气环流的流型，即波动性。事实上，在这种受控实验中，我们还可以改变圆筒内、外壁间的温差，这就相当于旋转作用下的Benard实验。
大气环流的波动性实质上反映了不断变化着的纬向气流和经向气流的更迭。当纬向气流占优势时，大气运动方向基本与纬圈平行；当经向气流占优势时，大气运动则基本在地球极赤方向。为了定量确定大气环流的波动特征，Rossby曾经提出环流指数的概念。他的环流指数定义为沿纬度35°和55°气压平均值的差。当气压平均差值低的时候(如5hPa)，称为低环流指数，波动发展，经向气流和南北热量、能量交换强盛；当气压平均差值高的时候(如13hPa)，称为高环流指数，纬向气流强盛，波动微弱。
2．旋转圆筒实验
1．摩擦和角动量输送