简化AGCM中涡旋—低频气流相互作用对大气环状模影响的动力机制研究

发布时间：2025-05-13 04:09

　　中纬度大气环流中的一些低频模态,如北美太平洋型(PNA)、北大西洋涛动(NAO)、北极涛动(AO)、南极涛动(AAO)(以冬季尤为显著),是引起中纬度地区短期气候变化的主要原因；然而产生这些低频模态的动力机制至今还不清楚。近年来,大量的研究表明涡旋对于低频模态的维持起到了至关重要的影响。涡旋强迫对于低频气流具有正反馈效应,观测资料和模式结果诊断都证明了两者的相互作用。但是,由于涡旋与低频气流相互作用的非线性特征,其动力及物理机制至今仍是当今中纬度大气动力学中的重点、难点问题。 本文从简化的非线性大气环流模式(AGCM)出发,采用小振幅的行星扰动,通过孪生试验的方法,讨论了大气环状模低频模态产生的动力机制。在基本气流斜压性维持(或不维持)的背景下,即有(无)强迫作用过程的前提下,数值试验结果都表明涡旋强迫对大气低频气流具有正反馈作用,涡流相互作用在环状模产生和维持的过程中起到了至关重要的影响；同时研究结果揭示了实际大气环状模态垂直正压结构及经向偶极子结构特征的根本原因。在数值试验的基础上,更进一步应用大气低频不稳定理论针对环状模产生的动力机制进行了解释。主要结论如下： (1)在无强...

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【部分图文】：

图2.2润旋的形状和倾斜对动量通量的影响，当x，y轴的正负轴对称时，圆形或着不倾斜的祸旋不输送动量通量(a-e)

态在经向上呈现晓晓板的变化特征。如图2.1所示，南北半球环状模在经向上是以偶极(正/负）或者三级（负/正/负）的分布为主，其振幅在靠近极地偏大而在赤道附近偏小，垂直方向上表现为准正压的结构。根据定义方法的不同，我们又将其称为遥相关模态。在当前的诊断分析研究中，着重以位势高度场、温....

图3.2增长模繁殖法Breeding方法示意图

润流相互作用的线性假设频气流与润旋强迫两者的相互关系十分密切，很多学者（Hoskins1983;ons;Hoskins1980;Thomcroftetal.2006;Watanabe2009)讨论了经向切变气流对动的影响，研究结果表明经向切变气流的振幅对瞬变波活....

图3.3最不稳定模态(地面气压，单位1hPa.数值间隔0.3)

式积分100天后得到的最不稳定模态如图3.3所示，其空间为均勾分布的6波结构。'v/* /y*0y;1y /A^■ jT,???wsMHmm職《f^sa f ?一^丨一^！ I丨IClJ6hour …....100days6hour图3.2增长模繁殖....

图3.6斜压祸旋的生命史演变

值为1nvs—i。图3.6显示了控制试验中特定时刻（第7、9、12、14.5天）背景场润旋的演变，其主要特征如下：1)330K等熵面的位势祸度（PV)反映了水平波动的分布，图3.6(a-d)显示了PV从初始时刻的讳向均勾气流向非均匀讳向气流演变，从第9天开始气流的讳向非....

本文编号：4045722