东亚低纬地区局地Hadley环流特征及其与大气臭氧的关系

利用1975—2008年NCEP/NCAR的逐月平均风场资料及1975—2001年ECMWF的逐月多层臭氧质量混合比资料,用大气环流三维分解方法研究了东亚低纬度地区之局地Hadley环流的结构及年代际演变特征,分析了该区域局地Hadley环流异常时对应大气臭氧的空间距平分布。研究结果表明:(1)东亚低纬度地区局地Hadley环流既与纬圈平均Hadley环流具有明显的季节变化,但又具有明显区别于纬圈平均Hadley环流的自身结构特征:除冬季存在明显向南、向北输送的两闭合环流圈外,局地Hadley环流在其余季节均以向南输送为主;(2)该局地Hadley环流具有不同于纬圈平均Hadley环流的年代际演变特征,在整个研究时段上以振荡变化为主,并没有表现出象纬圈平均值那样明显的增强趋势;(3)区域赤道上空平流层20～50 hPa大气臭氧的正负距平异常中包含有局地Hadley环流的异常信息:当局地Hadley环流异常强时,区域赤道上空20～50 hPa大气臭氧有一显著负距平异常中心,反之亦然。

全球大气环流三维分解

利用速度场的矢势表示过程将现有的二维环流的表示形式统一起来,提出广义三维Walker环流、Hadley环流和Rossby环流的定义.从全球的视角来看,整个大气环流可以认为是这3种广义环流叠加之和.给出大气环流三维分解的数学模型,从理论上证明了大气环流三维分解过程的存在唯一性.此外计算结果表明,大气环流三维环流分解过程存在唯一,速度场与三维广义流函数之间可以等价表示.由流函数计算出的垂直速度ω*以及三维广义Hadley环流和广义Walker环流的垂直速度ωH和ωW能够反映垂直环流的主要特征.全球大气环流三维分解为进一步研究全球大气的三维运动特征提供了方便.

1998年7月副热带高压短期结构演变特征与垂直运动的关系

针对1998年7月长江中、下游地区二度梅期间副热带高压短期演变特征,利用大尺度大气运动的三维环流分解方法,计算出7月副热带地区Hadley环流、Walker环流以及总体垂直运动的速度场分布情况.通过分析它们的演变过程,揭示了Walker环流、Hadley环流与副热带高压短期演变特征的关系,指出大尺度大气运动的三维环流分解模型将有助于发展副热带高压的异常变化与大尺度Walker环流、Hadley环流之间的定性、定量化的动力学关系,对气候预测效果产生影响.

ENSO事件期间热带印度洋和太平洋地区大尺度海气相互作用联系的研究

利用大气环流三维分解方法研究了1979—2008年ENSO事件期间热带印度洋和太平洋地区海气相互作用的机制。研究表明ENSO事件期间存在明显的三维"齿轮式"耦合特征;在ENSO事件盛期,与NCEP再分析资料的垂直运动相比,大气环流三维分解方法揭示的东印度洋-西太平洋地区的下沉运动更强,范围更宽。大气环流三维分解方法把垂直速度分解为纬向分量和经向分量两部分,纬向分量表现为很强的下沉运动,而经向分量表现为上升运动,垂直速度的纬向分量和经向分量相互抵消了一部分,综合的结果表现为很强的下沉运动。在热带地区,垂直速度ω*的纬向分量ωW要大于其经向分量ωH,ωW反映了ω*的主要特征;在分析垂直运动方面,与NCEP再分析资料中的垂直速度相比,大气环流三维分解方法具有一定的优点。