收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

平流层极涡异常及其对对流层的影响研究

易明建  
【摘要】:平流层和对流层的相互作用一直是大气科学领域一个非常基本的问题。传统的观点认为平流层是下面对流层天气系统的波动和能量的被动接受者,但是最近的研究表明同时也存在平流层异常反过来改变对流层天气形势的反馈过程。所以本论文在用等熵位涡诊断分析冬季平流层极涡气候特征的基础上统计了平流层极涡的异常变化;讨论了极涡异常变化对对流层大气环流和区域气候的影响,重点比较了不同极涡异常类型时我国冬季天气变化,用干绝热大气沿等熵面运动其位势涡度守恒的原理探讨了平流层极涡异常下传的机理;并用E-P通量分析了平流层极涡异常与行星波活动的关系;同时还通过NCAR开发的CAM 3.0大气环流模式模拟冬季平流层极涡,结合与观测资料分析的对比,研究了平流层极涡异常对对流层的影响。得到了如下的一些结果和新的认识: 第一,利用NCEP资料计算等熵位涡(IPV),通过对北半球冬季平流层极涡的等熵位涡分析概括了极涡的气候特征及其异常变化,指出强极涡崩溃时间较晚,而弱极涡崩溃时间较早。通过EOF分析得到冬季平流层极涡变化的主模态以及与之对应的北半球环状模(NAM)。IPV和NAM指数对极涡年代际变化的分析都显示20世纪末以来弱极涡出现的频率在增加。 第二,按照NAM指数的大小将平流层极涡异常分为强极涡和弱极涡,按照IPV的分布又将强极涡分为东北亚型和北美型,根据不同的极涡异常类型讨论对对流层大气环流和区域天气的影响。平流层极涡异常会引起500hPa位势高度和地面温度的滞后响应,但是不同类型异常的影响不同。东亚地区在弱极涡时除了高纬度一些地区偏冷以外南方主要偏暖,增温由北向南逐步发展。在强极涡时偏冷,降温区逐渐的向南移动,后期对南方的影响比北方大。北美地区的变化与东亚地区有所不同,特别是在北美型强极涡时由于强极涡偏向北美一侧,使得北美大槽加强而东亚大槽减弱,北美地区东北部降温幅度更大,范围更大,影响时间也更长,温度的回升也更缓慢。 第三,用干绝热大气沿等熵面运动其位势涡度守恒的原理讨论平流层极涡异常下传影响对流层的过程和机理。强极涡和弱极涡期间位温和位势涡度的垂直经向分布有明显的不同。强极涡时等位温面在北极地区比较高,并且向中纬度地区向下倾斜。因此当极涡向南延伸时,高位涡冷空气就会沿着倾斜的等位温面向下运动,将冷空气从高层的极地和高纬地区带到较低层的中纬度地区,甚至到达对流层低纬度地区,形成向下凹陷的高位涡区。弱极涡时等位温面在北极地区比较低,并且向中纬度地区向上倾斜,高位涡冷空气被限制在极地和高纬度地区,空气向下运动时更多的是将高位涡带到较低层的高纬度地区,因此对流层中低纬难以形成和维持高位涡区。2008年1月强极涡属于东北亚型,在我国东部地区经圈方向平流层极地高位涡明显向对流层低纬伸展,在南方上空高位涡气团形成并发展,与当时我国南方的大范围雪灾有很大关系;2009年1月强极涡对我国北方的降温有一定作用,之后极涡分裂变得极弱,平流层高位涡向对流层极地伸展,高位涡冷空气被限制在高纬度地区而难以向南发展,因而我国南方偏暖。 第四,弱极涡过程中平流层1波和2波振幅存在多种可能的变化类型,过去的研究认为1波作用很大,就我们的分析而言2009年2月弱极涡时2波起了非常重要的作用。强极涡的中后期,1波和2波振幅有突然的增加,东北亚型强极涡的1波和2波振幅增加出现得比北美型时更早,同时极涡振幅的垂直变化都不同程度的伴随着行星波的下传。通过E-P通量的计算可以看到后期的对流层1波上传有明显加强,在平流层高纬度开始形成E-P通量的辐合。 第五,通过CAM 3.0大气环流模式对平流层冬季极涡异常变化的模拟,得到冬季大气基本场与实际观测资料有较好的一致性,说明CAM 3.0能很好的模拟平流层极涡异常变化及其对对流层区域天气的影响。模拟结果显示平流层极涡异常时位涡垂直结构有明显的差异,表明通过高位涡的干绝热大气沿倾斜等熵面运动影响对流层确实是平流层异常下传的方式之一。除此之外,还对模拟的行星波和平均流进行了讨论,结果表明平流层极涡强或弱异常时对流层行星波上传有很大差异,上传的1波和2波在平流层引起平均流改变的区域也不同。平均流的变化会逐渐下传并可能在一段时间之后到达地面,影响地面大气环流和天气过程。 最后也提出了本论文工作的不足之处,对下一步应进行的研究工作提出了设想。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 瞿章,王可丽;1982年8月—1983年7月青藏高原及其邻近地区的环流和天气[J];高原气象;1985年S2期
2 林玉英,杨淑瑞,战淑芸;西北太平洋副热带高压等在渤海冬季气温预报中的应用[J];海洋预报;1994年04期
3 刘秀花;我省汛期多、少雨转折阶段的中期环流特征[J];吉林气象;1996年01期
4 晋绿生,赵俊荣;2000年冬季阿勒泰区域性大—暴雪成因分析[J];新疆气象;2002年04期
5 张玲;中东部阶段阴雨气温起伏大 北方无明显沙尘天气[J];气象;2003年06期
6 宋清芝,匡晓燕,葛稚燕;河南省集中降水时段中期天气分析[J];河南气象;2005年03期
7 刘传熙;王海平;刘毅;;2003—2004年冬季北半球爆发性增温期间极地平流层甲烷、水汽的演变特征[J];自然科学进展;2009年04期
8 符淙斌;北半球冬春冰雪面积变化与我国东北地区夏季低温的关系[J];气象学报;1980年02期
9 余鹤书 ,晁淑懿;(四)中期天气过程预报(续)[J];气象;1981年09期
10 邱海龙;一次阻塞形势下的严寒天气过程分析[J];黑龙江气象;1995年04期
11 程相坤,徐东进,曾国良;叶尔羌河流域农业干旱分析[J];气象科技;1997年02期
12 达布希拉图,赵春生;气候因子对内蒙古沙尘暴频率的影响[J];大气科学;2004年06期
13 顾雷;魏科;黄荣辉;;2008年1月我国严重低温雨雪冰冻灾害与东亚季风系统异常的关系[J];气候与环境研究;2008年04期
14 陈永仁;李跃清;;100hPa极涡、南亚高压的变化及大气环流分布特征[J];热带气象学报;2008年05期
15 黄文杰 ,曹鸿兴;试用数字滤波图分析和预报中期天气[J];气象;1981年09期
16 张金艳;全国气温持续偏高 北方大部雨雪稀少 2000年2月[J];气象;2002年05期
17 任丽;王承伟;矫玲玲;金磊;;2009年6月黑龙江省低温阴雨天气成因初步分析[J];安徽农业科学;2010年13期
18 王斌;李跃清;;近10多年南亚高压活动特征及其影响的研究进展[J];高原山地气象研究;2011年02期
19 ;100毫巴极涡和南亚高压的活动与东北区夏季低温的关系[J];气象学报;1981年04期
20 吉书琴;水稻产量预报——天气模式[J];气象;1982年10期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 易明建;陈月娟;;平流层极涡异常影响对流层的等熵位涡分析[A];第26届中国气象学会年会预测与公共服务分会场论文集[C];2009年
2 王继玲;王丙煌;;极涡与冀南大暴雨[A];推进气象科技创新加快气象事业发展——中国气象学会2004年年会论文集(下册)[C];2004年
3 刘纲;;一次低温阴雨的过程分析[A];2005年泛珠三角气象学术研讨会论文选集[C];2005年
4 陈权亮;熊光明;朱克云;魏凌骁;刘艳霞;;行星波活动对平流层极涡形态变化影响的个例分析[A];第28届中国气象学会年会——S5气候预测新方法和新技术[C];2011年
5 李周;邵振平;邵宇翔;高媛媛;潘攀;;豫中暴雨的等熵位涡诊断分析[A];中国气象学会2008年年会天气预报准确率与公共气象服务分会场论文集[C];2008年
6 高万泉;;4-6月500hPa极地环流的异常与主汛期的旱涝(S2)[A];中国气象学会2005年年会论文集[C];2005年
7 张焱;白莹莹;王中;;重庆市2008年秋季强连阴雨天气环流特征分析[A];第26届中国气象学会年会灾害天气事件的预警、预报及防灾减灾分会场论文集[C];2009年
8 熊坤;张怡;张艳玲;路欣;;商丘市2010年4月份异常气温及其影响[A];天气、气候与可持续发展——河南省气象学会2010年年会论文集[C];2010年
9 吴蓁;范学峰;;台风外围气流中暴雨的产生及其位涡特征[A];中国气象学会2005年年会论文集[C];2005年
10 周秋林;;嘉兴地区一次大暴雨过程的等熵位涡分析[A];第六届长三角气象科技论坛论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 易明建;平流层极涡异常及其对对流层的影响研究[D];中国科学技术大学;2009年
2 魏科;北半球平流层极涡年际和季内变异及其对东亚冬季风的影响[D];中国科学院研究生院(大气物理研究所);2007年
3 张恒德;极涡的活动特征与数值模拟及其对我国气候的影响[D];南京信息工程大学;2005年
4 邓淑梅;平流层爆发性增温的动力学过程及其对微量气体分布影响的研究[D];中国科学技术大学;2007年
5 高辉;南半球大气环流的季节和年际变化及其对东亚夏季风的影响[D];南京气象学院;2004年
6 覃军;北极涛动年际、年代际变化特征的诊断研究[D];南京信息工程大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 贾建颖;北极海冰和北半球极涡时空特征及相互关系的初步分析[D];南京信息工程大学;2005年
2 朱智慧;北大西洋涛动与极涡的变化研究[D];中国海洋大学;2009年
3 闵凡花;北半球中平流层环流转型、成因及其与对流层环流关系的研究[D];南京气象学院;2004年
4 陆春晖;北半球冬季平流层爆发性增温的动力诊断分析[D];南京信息工程大学;2008年
5 王皘;西北太平洋热带气旋变性过程研究[D];中国海洋大学;2012年
6 柳景峰;区域降水时空变化特征及其对太阳活动和海气系统的响应分析[D];西北师范大学;2009年
7 姜燕;主要农作物病虫害气象预报方法研究[D];中国气象科学研究院;2007年
8 叶彩玲;小麦白粉病气象环境成因及长期预测研究[D];中国农业大学;2004年
9 熊敏诠;中国7月降水分型及其成因[D];中国气象科学研究院;2001年
10 王艳姣;福建省汛期降水的特征分析及其人工神经网络预测模型的研究[D];南京气象学院;2003年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 姚润丰;今冬为何“高烧”难退?[N];新华每日电讯;2007年
2 胡唯元;南极臭氧层恢复至少需要50年[N];科技日报;2003年
3 记者 郑向鹏 肖意 通讯员 彭勇刚;“龙舟水”逊往年 空调机不常开[N];深圳特区报;2010年
4 本报记者  胡唯元;“这不是什么奇怪的事情”[N];科技日报;2006年
5 崔大涛;警惕疾病欺童叟[N];中国医药报;2003年
6 首席预报员 韩江文 连线记者 李长青 连线通讯员 戴廷仁;辽宁两次寒潮天气对比分析[N];中国气象报;2009年
7 丁继武;北极 中国离你更近了[N];中国气象报;2001年
8 高涛;透视内蒙古沙尘暴[N];中国气象报;2003年
9 裴剑容 张继民;中国科学家谈北极科考[N];山西经济日报;2001年
10 曾晓伟 刘勇;气象水文专家会诊淮河致洪暴雨[N];中国气象报;2003年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978