溫帶急流是中緯度大氣環(huán)流的重要組成部分,對(duì)熱帶外大氣的天氣和氣候,對(duì)全球尺度上的熱量、動(dòng)量和水汽的經(jīng)向輸送,均有著廣泛而顯著的影響。觀測(cè)事實(shí)和氣候模式模擬都表明,在低頻時(shí)間尺度以及氣候變化背景下,溫帶急流會(huì)發(fā)生顯著變化。認(rèn)識(shí)溫帶急流的低頻變化以及氣候變化背景下溫帶急流變化的機(jī)理對(duì)預(yù)報(bào)中緯度持續(xù)性天氣異常、提高短期氣候預(yù)測(cè)水平和評(píng)估大氣環(huán)流對(duì)氣候強(qiáng)迫的響應(yīng)等都具有重要的科學(xué)和實(shí)際意義。本文通過(guò)診斷再分析資料、設(shè)計(jì)數(shù)值試驗(yàn)以及動(dòng)力學(xué)分析,研究了低頻時(shí)間尺度和氣候變化背景下溫帶急流變化的動(dòng)力學(xué)機(jī)制,得到以下主要結(jié)論： 一、揭示了實(shí)際大氣中溫帶急流低頻變化的波流相互作用機(jī)制,提出了高低頻波動(dòng)共同作用的斜壓反饋機(jī)理。 首先,利用理想化的非線性準(zhǔn)地轉(zhuǎn)β平面通道模式,論文研究了溫帶急流低頻變化中的波流相互作用,揭示了一個(gè)維持溫帶急流低頻變化中波流正反饋過(guò)程的斜壓機(jī)制。高低頻波動(dòng)在維持溫帶急流低頻變化中發(fā)揮了不同的作用。關(guān)于摩擦系數(shù)的敏感性試驗(yàn)表明地表摩擦可以影響溫帶急流變率的模態(tài)以及它的時(shí)間尺度。不同摩擦強(qiáng)度下溫帶急流變率的轉(zhuǎn)變可能與高低頻波動(dòng)的臨界層分布有關(guān)。 利用ERA-40再分析資料,論文進(jìn)一...

【文章頁(yè)數(shù)】：155 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
目錄
第一章 緒論
    1.1 溫帶急流的觀測(cè)特征
        1.1.1 溫帶急流的氣候態(tài)分布
        1.1.2 溫帶急流低頻變化(環(huán)狀模)的特征
        1.1.3 氣候變化背景下溫帶急流變化的特征
        1.1.4 氣候變化背景下溫帶急流低頻變化的特征
    1.2 論研究回顧和國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 溫帶急流的形成機(jī)制
        1.2.2 溫帶急流低頻變化的研究現(xiàn)狀
        1.2.3 氣候變化背景下溫帶急流變化的研究現(xiàn)狀
        1.2.4 氣候變化影響溫帶急流低頻變化的研究現(xiàn)狀
    1.3 有待解決的科學(xué)問(wèn)題
        1.3.1 溫帶急流低頻變化的斜壓機(jī)制
        1.3.2 氣候變化背景下溫帶急流的變化：高低層斜壓性的不同影響
        1.3.3 氣候變化影響溫帶急流低頻變化的動(dòng)力解釋
    1.4 本論文擬解決的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題
    1.5 科學(xué)研究方案
    1.6 論文章節(jié)安排
第二章 數(shù)值模式中溫帶急流低頻變化的動(dòng)力機(jī)制
    2.1 引言
    2.2 模式介紹及試驗(yàn)設(shè)計(jì)
        2.2.1 準(zhǔn)地轉(zhuǎn)模式簡(jiǎn)介
        2.2.2 敏感性試驗(yàn)設(shè)計(jì)
    2.3 平衡態(tài)的分析
    2.4 溫帶急流低頻變化的斜壓機(jī)制
        2.4.1 溫帶急流變率隨摩擦強(qiáng)度的改變
        2.4.2 維持溫帶急流低頻變化的斜壓正反饋機(jī)制
        2.4.3 地表摩擦強(qiáng)度與溫帶急流低頻變化的時(shí)間尺度
    2.5 本章小結(jié)和討論
        2.5.1 本章小結(jié)
        2.5.2 討論
第三章 再分析資料中溫帶急流低頻變化的斜壓機(jī)制：高低頻波的不同作用
    3.1 引言
    3.2 資料和診斷方法
        3.2.1 數(shù)據(jù)分析
        3.2.2 診斷渦動(dòng)引起的平均經(jīng)向環(huán)流
    3.3 維持南半球溫帶急流低頻變化的斜壓機(jī)制
    3.4 高低頻波動(dòng)在溫帶急流低頻變化中的不同作用
        3.4.1 直接的渦動(dòng)熱力作用和間接的渦動(dòng)引起的平均經(jīng)向環(huán)流
        3.4.2 渦動(dòng)引起的平均經(jīng)向環(huán)流：動(dòng)量通量和熱量通量的不同作用
    3.5 其它因子的討論
    3.6 本章小結(jié)及討論
        3.6.1 本章小結(jié)
        3.6.2 討論
    3.7 附錄A：時(shí)空交叉譜分析
    3.8 附錄B：準(zhǔn)地轉(zhuǎn)ω方程的診斷
第四章 氣候變化背景下溫帶急流變化的動(dòng)力機(jī)制：高低層斜壓性的不同作用
    4.1 引言
    4.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及診斷方法
        4.2.1 β平面多層準(zhǔn)地轉(zhuǎn)(QG)模式
        4.2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
        4.2.3 有限振幅波作用密度診斷FAWA
    4.3 平衡態(tài)響應(yīng)
    4.4 瞬態(tài)響應(yīng)
        4.4.1 地表西風(fēng)的變化：波動(dòng)耗散理論FDT的應(yīng)用
        4.4.2 渦動(dòng)動(dòng)量強(qiáng)迫的移動(dòng)原因：FAWA和E-P通量診斷
    4.5 高層斜壓性移動(dòng)影響溫帶急流位置的物理機(jī)制
    4.6 低層斜壓性移動(dòng)影響溫帶急流位置的物理機(jī)制
    4.7 高低層斜壓性同時(shí)移動(dòng)對(duì)溫帶急流位置的影響
    4.8 本章小結(jié)和討論
        4.8.1 本章小結(jié)
        4.8.2 討論
    4.9 附錄A：波破碎的偵查方法
    4.10 附錄B：E-P通量
第五章 氣候變化影響溫帶急流低頻變率的動(dòng)力機(jī)制：準(zhǔn)地轉(zhuǎn)模式的分析
    5.1 引言
    5.2 模式試驗(yàn)介紹及診斷方法
        5.2.1 模式介紹和試驗(yàn)設(shè)計(jì)
        5.2.2 診斷方法
    5.3 溫帶急流位置與溫帶急流低頻變化時(shí)間尺度的線性關(guān)系
    5.4 背景態(tài)斜壓性垂直結(jié)構(gòu)南北對(duì)稱(chēng)時(shí)溫帶急流的低頻變化
        5.4.1 背景態(tài)結(jié)構(gòu)
        5.4.2 溫帶急流低頻變化的維持
        5.4.3 高層Rossby波動(dòng)的經(jīng)向傳播
        5.4.4 低層斜壓波的活動(dòng)
    5.5 高低層斜壓性非對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)對(duì)溫帶急流低頻變化的影響
        5.5.1 背景態(tài)結(jié)構(gòu)
        5.5.2 溫帶急流低頻變化的維持
    5.6 溫帶急流低頻變化正負(fù)位相的非對(duì)稱(chēng)性分析
    5.7 本章小結(jié)及討論
        5.7.1 本章小結(jié)
        5.7.2 討論
第六章 GFDL_CM2.1模式中全球變暖影響溫帶急流低頻變率的機(jī)制分析
    6.1 引言
    6.2 資料和方法
        6.2.1 模式及再分析資料數(shù)據(jù)介紹
        6.2.2 診斷方法
    6.3 再分析資料和GFDL_CM2.1模式模擬結(jié)果的對(duì)比
        6.3.1 時(shí)間平均態(tài)
        6.3.2 溫帶急流的低頻變化
    6.4 全球變暖背景下大氣平均態(tài)的響應(yīng)
    6.5 全球變暖背景下溫帶急流低頻變化的響應(yīng)
        6.5.1 正反饋強(qiáng)度的減弱：斜壓過(guò)程的分析
    6.6 本章小結(jié)及討論
        6.6.1 小結(jié)
        6.6.2 討論
第七章 全文總結(jié)與討論
    7.1 全文總結(jié)
    7.2 論文的創(chuàng)新點(diǎn)
    7.3 需要進(jìn)一步解決的問(wèn)題
參考文獻(xiàn)
致謝
科研成果



本文編號(hào)：3739160