极区夏季中层顶大气波的共振非线性相互作用

采用德国SOUSY VHF雷达数据研究极区夏季中层顶区域行星波-潮汐-重力波之间的非线性相互作用以及中层顶以上高度背景大气的不稳定性。纬向风场的Lomb-Scargle功率谱显示35h行星波、周日潮、半日潮和1/8ch^(-1)潮汐是中层顶区域占优势地位的大气扰动。对频率组合的检验发现多组满足频率共振条件的三波组。双谱分析表明大多数双谱峰代表潮汐谐波之间或潮汐与行星波或重力波之间的相互耦合,而双谱峰的高度变化反映了波-波相互作用的变化。在中层顶以上,主要波分量对应的最强谱峰所在的各高度倾向于随频率增高而依次增加。这可能是由两个低频波发生共振相互作用生成一个高频波的缘故。行星波和潮汐的强度随高度近似地依次序逐渐增长,达到最大,然后再快速衰减。这种图像与一个随高度增加从低频段向高频段移动的波-波共振相互作用“链”相关。不稳定性分析表明,在中层顶以上高度,Richardson数越来越小,说明湍流运动逐渐加强,背景大气越来越不稳定。最后建议,波-波和频共振相互作用与因不稳定导致的波耗散是中层顶区域两种占支配地位的动力学过程。前者引起能量逐渐从低频波动向高频波动传输。后者导致对背景大气的加热和对平均流的加速。