定常态副热带高压与垂直运动的关系-大气科学和地球流体力学数值.PDF

第 62 卷第 5 期 气 　象 　学 　报 Vol . 62 , No . 5 　　　　　　　　　　　　 　 　　　　 　　　　　　　　　 2004 年 10 月 　 ACTA M ETEOROL O GICA SIN ICA October 2004 定常态副热带高压与垂直运动的关系 吴国雄 　刘屹岷 　任荣彩 　刘 　平 ( 中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室 ,北京 ,100029) 摘 　　要 　　文中利用 N CEP/ N CAR 月平均再分析资料研究了定常条件下二维和三维空间上副热带高压与垂直运动的关 系 ; 比较了 Hadley 环流和副热带高压动力学的差异 。结果显示由于地球 自转 ,在副热带地区出现了最大的经向质 量通量的辐合 ,导致了纬向平均副热带高压的形成 。在热成风关系的制约下 ,除了在北半球夏季 ,通常副热带高压 脊线随高度增加向赤道倾斜 。Hadley 环流的下沉支从对流层顶垂直地延伸到行星边界层 。因此副热带高压脊线 与该下沉支在 自由大气中位置分离 ,年际变化反相 ;在行星边界层中摩擦耗散作用使两者重合 ,年际变化同相 ,但 垂直运动对副热带高压的形成不起作用 。 三维空间上 ,沿行星边界层的副热带高压脊线处为下沉运动 ,副热带大洋东部强烈的下沉运动对应着强烈的 向赤道气流 。自由大气中 ,垂直下沉运动的分布与副热带高压的分布不同。大洋上副热带高压东部大气下沉 ,副 热带高压西部大气上升 。这一方面与等熵面的北高南低的倾斜分布在动力学上是一致的;另一方面还表明副热带 高压的形成也与非绝热加热密切相关 。总之 ,不论是在 自由大气还是在边界层中 ,不能简单地把下沉运动看成是 副热带高压形成的原因。 关键词 : 定常态 , 副热带高压 , 垂直运动 。 间关系的研究表明 ,亚非季风系统中的副热带高压 1 　引　言 也对该地区的天气和气候异常有着重要作用[7～13 ] 。 在南北半球的副热带地区各存在一带状的位势 然而 , 由于以往工作中因资料的缺乏和学科发 高度高值带或带状高压 ,被称为副热带反气旋或副 展的限制 ,我们对副高的认识仍非常有限 ,尤其是副 ( ) 热带高压 副高 。副高连接中纬的西风带系统和低 高的形 成 机 理 尚不清 楚 。与纬 向平 均 或 局 地 纬的热带天气系统 ,与大气环流的变化 、水汽传输和 Hadley 环流下沉支相关的下沉运动通常被认为是 气候异常密切相关 。夏半年 ,副高 占据了对流层低 副高形成和变异的原因。20 世纪 90 年代 以来 ,我 层和高层的广大区域 ,如北半球夏季位于东太平洋 们利用 N CEP/ N CA R 再分析资料[ 14 ] 和新发展的气 的海面副高即 占据 了北半球面积 的 20 % ～25 % 。 候系统模式 LA SG/ IA P GOAL S[ 15 ,16 ] ,深入分析和 因此 ,副高不论在范围还是强度上的异常都将与区 研究副高的形成 。研究结果表明在气候尺度上 ,副 域或全球的天气和气候灾害有关 。早在 20 世纪 60 年代 ,陶诗言等[ 1～3 ] 就指出 500 h Pa 的西太平洋副 热带高压的形成不能用下沉运动去解释 。夏季副热