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北极涛动的季节性差异及其结构机理研究

杨小怡  
【摘要】: 运用NCEP/NCAR再分析月资料分析研究北极涛动的季节性差异,着重讨论夏季北极涛动的时空特征及冬、夏季北极涛动的水平和垂直结构特征,并在此基础上初步探讨了冬、夏季北极涛动形成和维持的物理机制。 结果表明:冬、夏季北极涛动在强度和空间模态上存在显著差异,冬季北极涛动表现为极地和北大西洋-西欧地区的反位相变化关系,其空间模态呈相当正压结构和纬向对称的环形模态,而夏季北极涛动表现为极地和欧亚大陆(尤其是亚洲)的反位相涛动形式,这种模态在年际和月际时间尺度上均有所体现,但月际夏季北极涛动的中纬度活动中心相对较弱,因而呈现出比年际夏季北极涛动更强的纬向对称环形模态。 在年际时间尺度上,夏季北极涛动表现出比冬季北极涛动更强的纬向非对称性和对流层高、低层位相不一致的斜压性,其极地中心和亚洲中心的反位相涛动关系在对流层低层比较显著,向上逐渐减弱,到对流层高层不能表现明显的亚洲中心。夏季北极涛动的这种结构与对流层整层的温度水平分布不均匀性有密切联系,且这种温度分布差异主要体现在亚洲大陆,因而也就使北极涛动的中纬度亚洲中心呈现出比同纬度带其它区域更为明显的纬向非对称性和斜压性;而冬季北极涛动受下垫面海陆分布差异影响,其纬向非对称型和斜压性质主要出现在对流层中低层,在对流层高层表现出很强的环形模态和正压结构。因此热力强迫作用在夏季北极涛动的形成和维持机制中占重要地位,而冬季北极涛动的维持机制主要是动力作用的结果,热力作用只在对流层低层起作用,这也是二者空间模态和结构差异的主要原因。 此外,美国气候预测中心发布的全年北极涛动月指数不能表现夏季北极涛动型,本文将北半球热带外地区(20°N以北)夏季(6-9月)海平面气压场EOF主模态的时间序列定义为夏季北极涛动指数。


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