【摘要】：本文利用美國環(huán)境預報中心及國家大氣研究中心(NCEP/NCAR)再分析資料、國家海洋和大氣管理局(NOAA)海溫資料以及中國國家氣候中心提供的北半球極渦指數(shù)資料,采用多種統(tǒng)計方法,探討了近60年冬季北太平洋風暴軸與北半球極渦的時空分布特征,并與以往的研究結果進行了對比和檢驗,在此基礎上,重點分析了極渦對風暴軸的影響及產(chǎn)生這種影響的可能物理機制,并從外部熱力強迫的角度進一步研究了海溫對極渦與風暴軸關系的可能影響,揭示了極渦、遙相關型、風暴軸及海溫間的耦合特征。主要結論概括如下： 1.風暴軸具有顯著的季節(jié)、年際及年代際變化。逐月而言,風暴軸表現(xiàn)出“冬季抑制現(xiàn)象”,7月最弱,11月最強。季節(jié)平均而言,風暴軸在冬季最強,近60年來風暴軸有微弱的增強趨勢,并伴隨有向南向西移動的趨勢。而在空間結構變化上,風暴軸經(jīng)驗正交函數(shù)分解(EOF)的第一特征向量表現(xiàn)為單極子帶狀分布型,第二特征向量則為南北偶極子分布型。 2.前一年8月至當年1月為極渦增強期,2月至7月為減弱期。50年代初到60年代初為極渦面積偏小期,60年代以后為面積偏大期。近60年冬季,極渦的強度與面積都有減小的趨勢。從空間結構上看,極渦EOF第一特征向量表現(xiàn)出極區(qū)上空和極地周圍附近上空高度場反位相變化,第二特征向量顯示出北半球兩大洋與兩大陸之間不同的位相變化特征。 3.通過計算北半球極渦與北太平洋風暴軸各指數(shù)之間的相關系數(shù),發(fā)現(xiàn)兩者有同步的強弱變化特征。而且奇異值分解(SVD)進一步表明,極渦與風暴軸之間主要存在兩種耦合空間變化型。一是當50°N以北的500hPa位勢高度降低(升高),極渦在極區(qū)增強(減弱)時,風暴軸在其氣候平均位置附近增強(減弱)。二是當歐亞大陸北部及北太平洋位勢高度降低,極渦增強并主要向北太平洋地區(qū)移動時,風暴軸向南移動并且有所增強,相反當北美大陸位勢高度降低,極渦向北美大陸移動增強時,風暴軸向北偏移加強。 4.合成分析及回歸分析結果表明,在極渦強度的高(低)值年,一般對應著風暴軸強度的增強(減弱),風暴軸區(qū)域擾動動能的加大(減弱),天氣尺度渦動向極和向上的熱量以及西風動量輸送的顯著增強(減弱)。極渦的異常變化可以通過改變歐亞大陸及其下游北太平洋上空的高度場,進而改變東亞西風急流的強度以及風暴軸上游的斜壓性,從而對風暴軸產(chǎn)生影響。 5.此外,極渦對風暴軸的影響還會受到黑潮及赤道中、東太平洋海溫的外熱源強迫的調(diào)制作用,極渦、遙相關型、風暴軸及海溫這四者間存在著顯著的耦合相互作用。當極渦在極區(qū)增強(減弱)時,同期冬季黑潮海溫升高(降低),對流層中層高度場表現(xiàn)為正(負)位相的WP遙相關型,50°N南北氣壓梯度加大(降低),緯向(經(jīng)向)氣流變化顯著,緯向風與斜壓性指數(shù)均在4°。N-60°N之間增強(減弱),因而風暴軸在其主體區(qū)域附近維持加強(減弱)。而當赤道中東太平洋海溫升高(降低)時,對流層中層高度場表現(xiàn)為正(負)位相的PNA遙相關型,極渦向北太平洋(北美大陸)移動并且增強,在北太平洋40°N附近,南北氣壓梯度加大(減小),風速與斜壓性指數(shù)均在45°N以南(北)增大,因而風暴軸有向45°N以南(北)移動并且增強的變化趨勢。
【學位授予單位】：南京信息工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：P732

【引證文獻】

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1 張恒德;極渦的活動特征與數(shù)值模擬及其對我國氣候的影響[D];南京信息工程大學;2005年

本文編號：2795670