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东风带扰动影响西太平洋副热带高压异常东退的位涡特征及热力机制

孙建元  
【摘要】:本文利用NCEP/NCAR逐日和一日四次再分析资料以及全国降水资料,通过观测事实分析与动热力诊断分析,研究梅雨期与西太平洋副热带高压(简称西太副高)东西进退相关系的热带对流层上空东风带扰动(简称EV)的结构和演变特征;结合全型涡度方程和位涡理论,详细分析了热带对流层上空东风带扰动的外源强迫和高层位涡强迫对西太副高东西向移动的影响机制。 选取与西太副高异常东退相关的多年个例进行合成,诊断分析其中的东西风带扰动的位涡分布及演变特征,讨论热带东风带扰动中心的形成发展、西太副高的位置强度变化,并从非绝热加热的角度,研究了东西风带扰动高层位涡异常与西太副高东退的关系,最后利用位涡方程诊断了位涡变化的影响因子。结果表明:东西风带低涡扰动的移动发展与对流层中的位涡正异常对应。扰动向位涡增加的方向移动,东风带扰动中心强度的增加以及扰动范围在垂直方向的扩展是高低空位涡正距平增加的结果。扰动移动前方正位涡距平在对流层高层的维持和发展取决于扰动西侧高层冷却的加强,扰动下方弱的非绝热加热促使低层产生正位涡,与高层位涡下传相接,使东风带扰动的垂直范围有所扩展。副高南/北两侧的东/西风带扰动相向运动抵达相同经度时,高值位涡在对流层500hPa-600hPa层次南北连通,东风带位涡入侵副高脊线,西太副高发生东退。位涡变化的影响因子中,位涡平流项对西太副高西侧的正变涡贡献最大,非绝热项的作用也十分重要。 对典型个例中与西太副高东退相关的东风带扰动的热力特征进行深入分析,发现:东风带扰动附近非绝热效应分布和强度的变化,影响着西太副高东西向的运动;西太副高东西向移动有趋“冷”的趋势,即西太副高向非绝热加热减弱或者非绝热冷却增强方向移动;在西太副高突然东退时,东风带扰动东、西侧的非绝热加热效应出现明显的突变,主要体现为东风带扰动东侧非绝热冷却效应增强和东风带扰动西侧非绝热冷却效应减弱东退的特征,而且在对流层300hPa高度附近表现最为明显;在非绝热加热效应影响因子中,垂直输送项最为重要,其次为局地变化项,最不显著的是水平平流效应,因此,垂直输送作用和局地变化作用引起的非绝热效应的变化是影响西太副高突然东退的主要原因。 最后分析东风带扰动影响西太副高的热力学机制,总结了西太副高东退过程与东风带扰动系统的热力联系的可能概念模型:东风带扰动处大气热力结构变化引发经向风场异常,使东风带扰动西侧高层有北风发展和强烈的上升运动,扰动东侧有整层的南风发展,有助于西太副高异常东退。总之,西太副高天气尺度的东退异常和热带东风带扰动系统的热力特征变化存在密切关联。


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