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《中国海洋大学》 2003年
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中纬度负指数环流与阻塞过程研究

刁一娜  
【摘要】:本文提出了一种新的反映中纬度环流异常的指数。通过计算逐日指数场,发现指数从正值到负值的转变可以描述一类偏离纬向流的环流过程。这一新的指数是对西风指数(环状模指数)的一种发展。环状模指数揭示的是纬向均匀的高低纬度间的一种遥相关,这种遥相关在整个半球尺度普遍的存在着,称之为北(南)极涛动(AO)或者环状摸(Annular mode)。在北半球这种振荡的遥相关型还显示出一定的局地性,NAO指数指示的就是北大西洋地区的这种振荡。然而所有这些指数所反映的都是半球尺度的或者区域尺度的纬向均匀模态。伴随着这种大尺度指数的变化,中高纬度60°N~70°N和30°N~40°N两个遥相关型的两个显著中心之间的55°N附近地区大气环流在不断的调整着,通常这一纬度带是大气阻塞活跃的地带。 本文所提出的指示中纬度环流异常的指数既着眼于整个纬度带的普遍情况又能自然的反映出纬度带上环流的局地变化特征,通过指数值的由正到负的变化体现环流从接近纬向均匀态(NAO/AO的高指数时期)到偏离纬向均匀态——异常态(NAO/AO的低指数时期)的转变。负指数能敏感的反映出中纬度55°N附近地带一类活跃的异常事件,本文称之为“负指数过程”。活跃在55°N附近的这种偏离纬向流的环流型在中高纬度普遍存在,它们活动频度和强度的变化是北半球跷跷板型遥相关支点地带大气活动情况的反映。借助于这一指数本文对中纬度负指数环流及阻塞系统进行了定量化的研究。 本文首先将所有的负指数过程作为一个整体,研究了活跃在中纬度的经向型环流过程(负指数流型过程)的地理分布、强度、持续时间、季节变化、年循环和长期演变特征。负指数过程包含各种时间和空间尺度,其中强度大的一类是比瞬变天气过程变化缓慢的低频过程。本文的研究发现持续性负指数环流过程能很好的反映中高纬度阻塞事件,并利用这一指数定义了新的阻塞客观指数。将这一新的阻塞指数与已有指数作了比较,指出了这一新的阻塞指数的优越性:负指数区能反映出阻塞的局地特征和强度;通过跟踪指数场在某区域由正到负再到正的演变过程准确的指出阻塞的开始、演变过程和结束;新的阻塞指数增加了指数的自由度,能反映等压面上的二维信息既不同于Dole(1983)的基于点的指数也不同于通过抽取几个纬度的信息来反映阻塞的整体特征;新的指数通过跟踪负指数区域直接的反映了阻塞空间和时间上的真实过程,而不是通过间接的途径去反映。本文利用这个新的阻塞指数的定义对42年中所有阻塞的强度、发生频度、季节变化和长期演变特征等作了全面的统计。 关于负指数过程以及负指数定义下的阻塞的统计研究主要得到如下的结果: (1)负指数过程是北半球西风带的一种普遍现象,其发生有一定的局地聚集性,在某些地区经常发生而在另一些地区却很少发生。 (2)负指数过程的聚集型存在季节差异:冬春季分布范围广,主要分布于东大西洋、欧洲及乌拉尔山地区和北美沿岸,夏秋季分布范围缩小秋季最小。只有在亚洲远东地区特殊,该地区夏季的负指数过程最频繁,其他季节很少。 (3)对平均振幅和平均持续时间分布的分析表明,负指数过程频繁发生的区域也是长持续时间大振幅的负指数过程存在的区域。 (4)持续时间在5天以上的负指数过程的分布更加集中,主要分布在几个活动中心地域附近。 (5)对42年soohPa高度场进行了合成,发现每一个负指数过程的活动中心都 对应一个高度场上的典型阻塞流型。 (6)统计了每一个活动中心的负指数过程活动日数得到了每个季节最频繁出 现的负指数流型场,绝大多数的负指数流型(阻塞)的活动是局地型的, 也就是说负指数过程发生在某地则仅在该地有负指数过程出现在北半球 的其他地域没有同时的负指数过程发生。仅在少数的情况下,两大洋地区 的负指数过程同时出现。 (7)负指数过程的振幅和活动日数存在着显著的季节变化,振幅冬春季大夏秋 季小,活动日数的年循环在不同的区域有不同的特征。 (8)用新的阻塞指数统计得到的阻塞日数的地区差异和季节差异:大西洋区的 平均季节内阻塞日最多。乌拉尔亚洲区和太平洋北美区比较,冬、春、秋 季太平洋北美区的阻塞日比乌拉尔亚洲区的阻塞日多,而在夏季乌拉尔亚 洲地区的阻塞日数比太平洋北美区的要多。大西洋欧洲区,冬、春、夏季 阻塞活动频繁,秋季阻塞活动最不频繁。乌拉尔亚洲区,阻塞活动在夏季 最频繁,其他季节都很少。太平洋北美地区阻塞活动日数冬夏两季较多, 秋季最少。 (9)阻塞多年季节平均振幅冬春季比夏秋季大,只有在乌拉尔亚洲区夏季阻塞 的振幅较大与冬季振幅相当。 (10)对逐年的阻塞数和平均振幅进行统计得出了阻塞个数和强度的年变化。发 现冬季两大洋阻塞包含显著的10年周期变化。 利用负指数对阻塞关键区的界定,对阻塞生命循环中的动力和热力特征进行 个例分析。分析了阻塞生命循环中阻塞关键区和其周围区域的流速、涡度的分布 和时间演变特征,还计算了阻塞关键区及其周围区域的涡度和感热通量的时间演 变。结果显示,控制阻塞生命?
【学位授予单位】:中国海洋大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:P731.27

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
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【参考文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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【同被引文献】
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【二级参考文献】
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7 蒋小娟;关于图的R_(max)指数的性质[D];湖南师范大学;2014年
8 代志杰;整数及其逆的差的相关问题及推广[D];西北大学;2014年
9 尹华军;一类函数指数和的计算[D];解放军信息工程大学;2012年
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