溫帶急流是中緯度大氣環(huán)流的重要組成部分,對熱帶外大氣的天氣和氣候,對全球尺度上的熱量、動量和水汽的經(jīng)向輸送,均有著廣泛而顯著的影響。觀測事實和氣候模式模擬都表明,在低頻時間尺度以及氣候變化背景下,溫帶急流會發(fā)生顯著變化。認識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理對預報中緯度持續(xù)性天氣異常、提高短期氣候預測水平和評估大氣環(huán)流對氣候強迫的響應等都具有重要的科學和實際意義。本文通過診斷再分析資料、設計數(shù)值試驗以及動力學分析,研究了低頻時間尺度和氣候變化背景下溫帶急流變化的動力學機制,得到以下主要結論： 一、揭示了實際大氣中溫帶急流低頻變化的波流相互作用機制,提出了高低頻波動共同作用的斜壓反饋機理。 首先,利用理想化的非線性準地轉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,揭示了一個維持溫帶急流低頻變化中波流正反饋過程的斜壓機制。高低頻波動在維持溫帶急流低頻變化中發(fā)揮了不同的作用。關于摩擦系數(shù)的敏感性試驗表明地表摩擦可以影響溫帶急流變率的模態(tài)以及它的時間尺度。不同摩擦強度下溫帶急流變率的轉變可能與高低頻波動的臨界層分布有關。 利用ERA-40再分析資料,論文進一...

【文章頁數(shù)】：155 頁

【學位級別】：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 論研究回顧和國內外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 溫帶急流的形成機制
        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 有待解決的科學問題
        1.3.1 溫帶急流低頻變化的斜壓機制
        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力解釋
    1.4 本論文擬解決的關鍵科學問題
    1.5 科學研究方案
    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力機制
    2.1 引言
    2.2 模式介紹及試驗設計
        2.2.1 準地轉模式簡介
        2.2.2 敏感性試驗設計
    2.3 平衡態(tài)的分析
    2.4 溫帶急流低頻變化的斜壓機制
        2.4.1 溫帶急流變率隨摩擦強度的改變
        2.4.2 維持溫帶急流低頻變化的斜壓正反饋機制
        2.4.3 地表摩擦強度與溫帶急流低頻變化的時間尺度
    2.5 本章小結和討論
        2.5.1 本章小結
        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制
    3.4 高低頻波動在溫帶急流低頻變化中的不同作用
        3.4.1 直接的渦動熱力作用和間接的渦動引起的平均經(jīng)向環(huán)流
        3.4.2 渦動引起的平均經(jīng)向環(huán)流：動量通量和熱量通量的不同作用
    3.5 其它因子的討論
    3.6 本章小結及討論
        3.6.1 本章小結
        3.6.2 討論
    3.7 附錄A：時空交叉譜分析
    3.8 附錄B：準地轉ω方程的診斷
第四章 氣候變化背景下溫帶急流變化的動力機制：高低層斜壓性的不同作用
    4.1 引言
    4.2 試驗設計及診斷方法
        4.2.1 β平面多層準地轉(QG)模式
        4.2.2 試驗設計
        4.2.3 有限振幅波作用密度診斷FAWA
    4.3 平衡態(tài)響應
    4.4 瞬態(tài)響應
        4.4.1 地表西風的變化：波動耗散理論FDT的應用
        4.4.2 渦動動量強迫的移動原因：FAWA和E-P通量診斷
    4.5 高層斜壓性移動影響溫帶急流位置的物理機制
    4.6 低層斜壓性移動影響溫帶急流位置的物理機制
    4.7 高低層斜壓性同時移動對溫帶急流位置的影響
    4.8 本章小結和討論
        4.8.1 本章小結
        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力機制：準地轉模式的分析
    5.1 引言
    5.2 模式試驗介紹及診斷方法
        5.2.1 模式介紹和試驗設計
        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間尺度的線性關系
    5.4 背景態(tài)斜壓性垂直結構南北對稱時溫帶急流的低頻變化
        5.4.1 背景態(tài)結構
        5.4.2 溫帶急流低頻變化的維持
        5.4.3 高層Rossby波動的經(jīng)向傳播
        5.4.4 低層斜壓波的活動
    5.5 高低層斜壓性非對稱結構對溫帶急流低頻變化的影響
        5.5.1 背景態(tài)結構
        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位相的非對稱性分析
    5.7 本章小結及討論
        5.7.1 本章小結
        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模式模擬結果的對比
        6.3.1 時間平均態(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
    6.5 全球變暖背景下溫帶急流低頻變化的響應
        6.5.1 正反饋強度的減弱：斜壓過程的分析
    6.6 本章小結及討論
        6.6.1 小結
        6.6.2 討論
第七章 全文總結與討論
    7.1 全文總結
    7.2 論文的創(chuàng)新點
    7.3 需要進一步解決的問題
參考文獻
致謝
科研成果



本文編號：3739160