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《南京信息工程大学》 2017年
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欧亚大陆冬季温带反气旋活动的年际

田笑  
【摘要】:反气旋是天气系统的重要组成部分。反气旋发生区域和频率与全球天气、气候变化具有紧密的关系。欧亚温带反气旋是影响中国冬季天气气候变化的主要天气系统之一。研究温带反气旋对于保障人民生产、生活安全,理解大气活动及其变化规律都具有重要的理论意义和应用价值。本文利用1948-2013年NCEP/NCAR再分析资料,通过改进的计算机程序客观识别、追踪北半球的冬季反气旋活动,建立了北半球冬季温带反气旋数据库。在此基础上,重点考察了欧亚大陆冬季反气旋的气候态和长期气候变化特征,并从当地斜压锋的气候变化角度分析欧亚反气旋的位置与强度的年际-年代际变化的原因,并对活跃于蒙古高原的反气旋的年代际变化特征及其对东亚冬季地面气温的影响进行了研究。研究结果表明:(1)根据海平面气压的局地最大值和地面风场的反气旋环流特征,利用计算机客观识别、追踪反气旋,较好地确定了反气旋出现的时间、位置、中心气压等信息,建立了北半球冬季温带反气旋数据库。在此基础上分析得到北半球冬季温带反气旋的时空分布特征。空间上,反气旋高频活动区为北太平洋中东部、东北大西洋、北美落基山脉东部和亚洲地区。陆地上反气旋较海洋上分布更为集中,纬度位置较高。反气旋生成纬度较高,主要向东、东南方向移动。时间上,反气旋具有明显的年际-年代际变化特征,且不同地区的时间变化特征也不尽相同。各区域反气旋出现的频数均具有显著的2-3年周期变化特征。北美、大西洋和欧亚地区反气旋偏强的年份中,其生成数减少。北美、北大西洋和太平洋地区反气旋强度偏强时,反气旋活动轨迹偏北。北美和北大西洋的反气旋强度越强,其活动的纬度范围越大。只有不到10%的反气旋持续时间超过一周。(2)考察了欧亚地区反气旋以及强反气旋的气候特征。蒙古高原和伊朗高原是(强)反气旋活动最主要的源地。反气旋的高频活动区和反气旋的主要源地分布十分相似,并位于低空平均经向温度梯度大值区和高空脊前。除了源于蒙古高原和西伯利亚东北部的强、弱反气旋的移动距离差别不明显,其他地区的反气旋移动距离与强度具有密切关系。强反气旋比弱反气旋更容易持续较长的时间。(3)欧亚地区冬季温带反气旋出现的频数和强度具有年际-年代际变化特征。反气旋高频分布区也是其气候变化最大的区域,其中蒙古高原和伊朗高原的反气旋活动最活跃。反气旋频数和强度具有显著的2-4年周期变化,频数还具有20-30年周期变化。蒙古高原和伊朗高原的反气旋频数分布均在较高纬度和较低纬度地区呈现显著相反的偶极子状分布,其中较低纬度的反气旋频数占主导地位。蒙古高原反气旋活动在70年代后期发生突变,1948年至20世纪70年代中后期整体活动北多南少,在20世纪80年代至2013年整体活动南多北少。(4)欧亚地区冬季反气旋分布和强度的年代际变化可以用对流层低层经向温度梯度表示的斜压锋的位置和强度的年代际变化来解释,但斜压锋对欧亚反气旋的影响具有显著的区域性。80-120° E区域的斜压锋纬度位置经向移动与蒙古高原反气旋南多北少的偶极状分布有密切关系,30-80° E区域的斜压锋的纬度位置变化不能单独解释伊朗高原反气旋分布的年代际变化特征。斜压锋强度变化对反气旋强度的变化具有重要影响。(5)在蒙古高原反气旋频数分布南多北少的年代,通过波-流相互作用导致东亚大部分地区,尤其是中高纬度的地面气温异常偏高。与反气旋分布的年代际变化有关的大气环流异常具有正压结构。表现为,西伯利亚高压西北部的减弱收缩和东南部的扩张,环流场利于东亚大槽和乌拉尔山阻高减弱,且可以由天气尺度瞬变波动力强迫对位势高度倾向的贡献体现。另外,蒙古西部到我国东北地区的反气旋式波破碎加剧,该区上空高频向极动量通量显著增强,使其北侧中高纬度西风增强,南侧中纬西风减弱。这些大气环流场的变化共同作用使极地冷空气南下减弱,中低纬暖空气易向北输送,造成了东亚大部分地区温度异常偏高。
【学位授予单位】:南京信息工程大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:P447

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