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北半球夏季对流层顶变动的现象及机制研究

朱保林  
【摘要】:利用NCEP/NEAR再分析月平均资料,研究了夏季对流层顶变动的现象与物理机制,结果表明: (1) 多年平均的对流层顶气压和气温在北半球随纬度的增加而升高,而在南半球则是随纬度先升高再降低;热带地区对流层顶气压和气温的分布都较为均匀。夏季全球平均的对流层顶气压和气温在分析时段内均呈下降趋势,表明对流层顶高度有所上升。夏季对流层顶年(代)际变率最大值出现在北半球的中纬度地区和南半球的副热带及高纬度地区,最小值出现在热带地区。气压指数和气温指数都显示出准11年及准3-5年的主要周期,二者的变化趋势基本上是一致的。对流层顶的变化可能与ENSO事件及火山活动有较好的关系。对流层顶变率与对流层气象要素存在紧密的联系。夏季对流层顶气压和对流层顶气温在全球大部分地区都为显著的正相关 (2) 在高原范围内,对流层顶气压的变动与对流层和平流层中气温异常及位势高度异常有密切联系。同时,青藏高原对流层顶气压异常与地表温度异常有较好的关系。整层大气加热异常能够很好地解释高原对流层顶气压异常。高原对流层顶气压与OLR为正相关,1992年高原地区OLR异常偏高,对流异常偏弱,引起对流层顶气压(高度)异常偏高(偏低);1998年则相反,高原地区OLR异常偏低,对流异常偏强,引起对流层顶气压(高度)异常偏低(偏高)。南亚高压强度与青藏高原对流层顶气压为反相关关系。1992年,南亚高压异常偏弱,高原对流层顶气压异常偏高。1998年,南亚高压异常偏强,高原对流层顶气压异常偏低。 (3) 1992年,高原地区对流层呈上低下高的异常环流场配置,而且出现了高层辐合、低层辐散的异常流场配置,对流层大气产生异常下沉,从而引起了该年高原上空对流层顶气压(高度)异常偏高(偏低)。与此相反,1998年,高原地区对流层呈上高下低的异常环流场配置,而且出现了高层辐散、低层辐合的异常流场配置,对流层大气产生异常上升,从而引起了该年高原上空对流层顶气压(高度)异常偏低(偏高)。 (4) 热带对流层顶气温在1978年前后发生了显著的年代际突变。在偏冷期和偏暖期,热带对流层顶气温都为下降趋势,而这两个时期的总趋势为0.67℃/10a。偏冷期主要以准3年周期为主,而偏暖期则主要以准10-12年周期为主。偏冷期和偏暖期热带对流层顶气温的标准差分布存在很大差别。这种差异一方面可由两个时期对流层顶气温变化幅度的差异来解释;另一方面可由两个时期内热带对流层顶气温变率结构特征的差异来解释。 (5) 从偏冷期到偏暖期,整个热带对流层顶显著变暖。热带对流层顶气温在两个不同时期的差别与大气气温以及位势高度的异常变化有较好的关系。偏冷(偏暖)期热带对流层顶气温异常偏低(偏高)与对应时期整层大气的加热情况有较好的关系。在偏冷期和偏暖期热带对流层顶气温一致下降,引起后期秋季热带地区海温持续升高。偏冷期热带对流层顶气温的高低对亚洲季风区降水有显著影响,而偏暖期热带对流层顶气温的高低与亚洲季风降水的关系不明显。


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