高等天气学:第14讲 大气遥相关.pptx

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高等天气学讲座(2017年春季) 单元五:Rossby波的传播和大气遥相关;热带大气与中纬度波的传播对数值天气预报有重要意义,即意味着半球模式是有缺陷的,因为它忽略了起源于另一半球中纬度瞬变波传播对另一半球的影响,尤其当赤道局地纬向气流为强西风,跨赤道的相互作用很活跃的时候。;起源于热带的扰动可以向中纬度传播,影响那里的平均环流。图11.1是这样一个例子。可以看到热带产生扰动以后以波列的形式向东北方向传播,从而影响中高纬度的天气和气候。并且可以看到波列可以直接传播到极区,并通过极区到另一半球部分。另一路径是从高纬某一纬度转向赤道方面。这种波动向极地方向传播的机制为二维罗斯贝波的能量频散过程。如果一旦海表温度异常或潜热加热异常发生在副热带西风带中,则可激发向外传播的罗斯贝波,这种波的活动与相当正压的罗斯贝外波相同。根据射线追踪方法,其传播路径接近于球面上的大圆。线性化的非粘性涡度方程在麦卡托坐标中的形式为:;?;图11.1 五层斜压模式中北半球冬季平均气流下的定常、线性解的300hPa扰动高度场。斜压区为热源(斜线阴影区),其垂直分布取sinπσ 的形式;实线表示正的等值线。当垂直平均的最大加热率为2.5K·d-1时,等值线间隔为20gpm(Hoskins and Karoly,1981);?;?;?;?;?;图11.3热带和高纬之间由定常波沿大圆路径传播引起的遥相关概略图 ;?;?;?;2 大气遥相关;一个地方的天气与气候变化通过遥相关可影响遥远地区的天气与气候的变化。这种相关关系被称为大气中的遥相关型。这种遥相关型的产生是由于热源或地形的强迫产生的Rossby定常波,在其频散向下游传播能量过程中影响沿传播路径地区的天气与气候。遥相关的产生主要有2个条件。一是要有足够强的扰动源,二是要有合适的传播环境条件(如弱西风波导等) 大气遥相关的本质是低频的Rossby波能量的传播。Rossby波的低频变率是局地加热或地形强迫产生的强迫Rossby波响应的一种表现。它在空间尺度和分布型上与遥相关观测一致。例如,研究得到,PNA(北太平洋-北美型)与ENSO指数有高度统计显著性相关,与ENSO有关的热带加热可引起对流层上部大气的??应,它表现为一种弧形波列,十分相似于 PNA型。;但应该指出上两种现象之间在时间尺度上不匹配。虽然强PNA事件的生命期可达一个月,并且可在一个季内出现反号,但ENSO事件演变要慢得多,一般是几年时间,是一种年际时间尺度的现象。这两种现象在时间和空间上是不同的,但由于都相似与PNA型,所以很容易混淆。;大气遥相关的观测分析结果;ENSO 引起的PNA 遥相关型;Rossby波产生的PNA型;图11.6 综合300hPa高度和高度距平的时间演变(23个个例);图11.7 2002年8月6日的Rossby波列,250hPa位势高度,间隔50什米。白虚线:射线路径和波列的经向范围(取自THORPEX科学报告);图11.8 7天平均图(1999年12月18-24日)说明MJO热带对流爆发和下游传播的Rossby波列。这个时期超前于北大西洋高空急流和欧洲强温带气旋 “Lothar”的发展(1999年12月24-26日)。上图:OLR,蓝紫色:对流层冷云顶,MJO热带对流爆发位于印尼(红箭头),可见到由爆发区有高空流出伸向东北到中纬度(白色:虚箭头)。下图:250hPa风速场。蓝圈:MJO对流的质心。红箭头:Rossby波列的射线路线(取自THORPEX科学报告);高原的气流分支对梅雨雨带形成的概略图在高原南侧,对流层中部的水汽平流到中国和日本梅雨区,在有来自南方的低层暖湿气下可引起和触发对流。在北侧高空急流引导中纬扰动东移到梅雨区增强对流和不稳定性。 ;Investigators ;西北太平洋—北美遥相关型;图11.11A PJ型遥相关,说明SST异常,对流活动和大气Rossby波列关系的概略示意图。; 亚洲夏季风系统各分量之间的遥相关模态 Teleconnection modes of various components of Asian summer monsoon system: holistic correlation for ISO;(索渺清,丁一汇,2009); Climatologies of horizontal wind (vectors; m s-1) and zonal wind velocity (contours) for the 2-month period May–June at (a) 200 and (b) 850 hPa. The contour interval is 5 m s-1 in (a) and 2.5 m s-1 in (b). Dotted contours indic

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