平流層環(huán)狀模的分類特征及其與對流層關系的研究.pdf

1、使用NCEP/NCAR逐日再分析資料，通過對北半球環(huán)狀模指數(shù)的分析，將平流層異常分為兩類：S型和D型，研究了兩類平流層異常過程在逐日資料中表現(xiàn)的差異、與波一流相互作用的關系及其與對流層大氣環(huán)流的關系。 結果表明，兩種類型的異常特征在平流層類似，而主要的差別發(fā)生在對流層。S型平流層異常期間，平流層緯向風異常有隨時間向下傳播的趨勢，對流層表現(xiàn)為與平流層一致連續(xù)的緯向風異常；而D型平流層異常期間，平流層緯向風異常隨時間向下傳播的趨勢不

2、存在，另外平流層緯向風異常僅局限在平流層范圍內(nèi)，對流層表現(xiàn)為與平流層相反的緯向風異常。 平均緯向風異常的高度一緯度剖面圖上，S型平流層環(huán)狀模異常期間，平均緯向風在平流層和對流層也是連續(xù)的；臨界風速線從平流層高層一直延伸至對流層并到達地面，且最大風速軸隨高度向高緯度傾斜。而D型平流層環(huán)狀模異常所表現(xiàn)的特征與s型環(huán)狀模有顯著的區(qū)別：首先，無論在中高緯度還是低緯度，平流層和對流層緯向風異常符號相反。臨界風速線也僅局限在平流層的范圍內(nèi)，

3、不能延伸至對流層。 不同類型的平流層環(huán)狀模異常與波一流相互作用緊密相連。S型環(huán)狀模異常期間波動的傳播促進了環(huán)狀模特征的傳播，使平流層和對流層的大氣環(huán)流表現(xiàn)出了連續(xù)的特征，而D型環(huán)狀模異常期間波動對環(huán)狀模異常特征的傳播和影響起到了抑制的作用，因而大氣環(huán)流在平流層和對流層不連續(xù)，甚至是相反的變化趨勢，并且這種作用發(fā)生在整個異常事件的后期。 分析與平流層環(huán)狀模異常密切相關的平流層極地增溫的發(fā)展過程得到，波動的強迫以及對流層的熱

4、量能否輸送到平流層，對平流層極地溫度異常的傳播起到了至關重要的作用。如果平流層的波動強迫較強并且可以到達較低的高度，同時對流層的熱量能夠傳輸?shù)狡搅鲗樱敲礃O地平流層的溫度異?？梢韵蛳卵由?；相反，如果平流層的波動強迫相對較弱并且垂直方向上的厚度較薄，同時對流層向上的熱量輸送被抑制，則極地平流層的溫度異常很難向下延伸。這與前面分析的兩種環(huán)狀模異常的特征類似。通過對平流層環(huán)狀模異常及平流層極地溫度異常升高的發(fā)展過程的分析認為，平流層環(huán)狀模異常

5、，或者是溫度的異常，能否向下延伸至對流層甚至地面，在很大的程度上取決于行星波與平流層基本氣流之間的相互作用，以下幾個因素可能對平流層異常能否向下延伸起到關鍵作用：首先，平流層的波動強迫要足夠強，能把平流層的西風氣流轉變?yōu)闁|風；然后，臨界風速線要向下到達更低的高度，因為波動不能在東風氣流中傳播，因此臨界風速線的向下傳播會導致波動所攜帶的能量在更低的高度釋放，伴隨著這個過程，平流層的異常特征也隨之向下延伸；最后，僅有波一流的相互作用僅能使平

6、流層的異常特征延伸到臨界風速線到達的高度，若使平流層的異常能到達更低的高度，還需要從對流層向上和向極的能量的輸送。 對S型和D型環(huán)狀模異常期間溫度場和位勢高度距平場做合成分析得到，S型環(huán)狀模異常期間，位勢高度距平、溫度距平場在水平方向上都呈現(xiàn)了明顯的緯向對稱結構；在垂直方向上，高低層之間的相當正壓結構明顯。D型環(huán)狀模異常期間位勢高度距平場在平流層的中高層位勢高度距平表現(xiàn)出了與S型相類似的特征，但是從平流層的低層開始至整個對流層，