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1.
大气重力波是一种普遍存在于大气层中的波动现象,与多种不同尺度天气现象均有密切联系,研究平流层重力波的时空分布特征及其可能影响机制对于全球大气环流、大尺度气候变化和各类中尺度天气系统的研究具有重要意义.利用基于PANGAEA数据中心提供的2002—2015年逐月平流层重力波参数资料和SPARC数据中心提供的1992—1997年逐月纬向风资料,分析了平流层重力波参数的时空分布特征,并讨论了影响平流层重力波变化的可能机制.结果表明,对于重力波参数的纬向平均分布,平流层重力波扰动温度和垂直波长随高度增加而增大,而水平波数和绝对动量通量则相反.在夏半球的中低纬度和冬半球的高纬度存在重力波参数的大值区,在赤道附近全年存在重力波参数的低值区.平流层重力波参数水平分布表现为纬向上的带状分布,强度随季节发生变化.在相同纬度,重力波参数的大值中心出现在大陆,特别是山脉地区.平流层纬向风和重力波参数二者的分布具有一致性,说明背景风对大气的扰动是影响重力波参数的可能机制之一. 相似文献
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殷青青任璐田文寿王涛杨景怡张健恺 《干旱气象》2022,(3):444-456
对流激发的重力波能够向中层大气输送动量和能量,准确获取重力波主要特征对于研究中层大气的动力学和热力学结构非常重要。本文利用COSMIC(constellation observing system for meteorology,ionosphere and climate)资料,结合中尺度数值预报模式WRF(weather research and forecasting),对2010年8月4日发生在华北地区上空的一次对流激发的重力波事件进行分析。结果表明:此次事件激发的重力波在平流层以中低频重力波为主,且在平流层中垂直波长、水平波长分别为9~11 km和650~800 km,约62%的动量聚集在15~25 km高度的低平流层。在对流活动发生期间,低平流层重力波势能密度一直维持较大数值,而上平流层重力波势能密度则在对流减弱后迅速减小,且伴随着下一次对流活动的出现再次迅速增大。平流层不同高度上重力波势能密度对对流活动的响应主要与对流发展高度和背景风场有关,当对流发展较浅时,其激发的重力波在低层西风中易耗散;当对流发展较深到16 km甚至更高时,其激发的重力波接近零风层,并在东风中迅速上传,使得高层重力波势能密度增加较快。 相似文献
3.
《高原气象》2021,40(3):590-602
大气重力波对全球大气的动力、热力结构具有重要影响,研究重力波参数气候特征是研制全球大气模式中重力波参数化的一个重要环节,通过引入重力波的影响,有利于提高大气模式的预报能力。本文利用2014-2017年太原地区(112.55°E,37.78°N)高垂直分辨率探空资料,对其对流层(2～9 km)、下平流层(17～24 km)大气重力波参数的气候特征及其之间差异特征进行研究。结果表明:(1)在1-12月,相对于对流层,下平流层的平均重力波水平波长、周期、固有相速、能量上传百分比均偏大,垂直波长均偏小,但群速在2月、5-9月偏大,其他月份偏小;(2)对流层与下平流层之间的重力波参数偏差、绝对差较大,相关性弱;(3)对流层、下平流层的重力波参数及其之间的偏差,在不同区间范围内的占有率分布特征存在明显差异;通过研究太原地区上空对流层、下平流层大气重力波参数的气候及其之间差异特征,进一步补充了中国区域的大气重力波参数气候特征,有利于研制更适合中国区域数值预报模式的重力波参数化方案。 相似文献
4.
大气对流层重力波研究进展 总被引：1，自引：0，他引：1
重力波对暴雨等强对流天气有着触发机制的作用,甚至影响着大气环流、大气结构和演变.综合近50年来国内外有关大气对流层重力波的研究成果,为重力波的进一步研究提供参考.多年研究表明：暴雨等强对流系统、山脉地形等为对流层重力波波源;重力波强度与风垂直切变、背景绝对涡度成正比,传播速度与波的振幅、水平波宽成正比,重力波在稳定大气中得到了加强,潜热加热有利于重力波的形成;重力波的探测手段为微压器、卫星、雷达观测等,通过重力波探测目前基本掌握了重力波的日、月、季节的活动规律. 相似文献
5.
影响惯性重力波活动规律的动力学因子研究 总被引：2，自引：0，他引：2
通过探测发现大气重力波有明显的活动规律:重力波强度在冬、春季强于夏、秋季,在5月和10月发生急剧减弱和加强的转变,无天气过程时晚上比白天强,尤其短周期的重力波,周期为40~80min的重力波平均强度最强,其他较弱。在斜压大气和考虑积云对流加热条件下,运用积云对流参数化、Taylor公式展开等方法,推导出惯性重力波的非线性KdV方程,求出其孤立波解,以此解释以上得出的大气重力波的活动规律:惯性重力波强度随风速垂直切变增大而增大,急流是最重要的惯性重力波波源,是重力波强度在冬、春季强于夏、秋季的主要原因,亚洲急流在5月和10月的北跃和南落,是重力波强度发生急剧变化的原因,急流下方是激发惯性重力波最强的地方。一般情况下,惯性重力波强度随着大气背景流场绝对涡度增大而增大,正涡度对惯性重力波起激发和增强的作用。当惯性重力波向下传播时,波的强度随层结稳定度(N2)增大而增大,由于太阳辐射的作用白天大气层结稳定度比晚上小,这解释了在无天气过程时晚上重力波强度强于白天的原因。惯性重力波强度和波的频率成正比,这解释了周期为40~80 min比周期为140~160 min的重力波强的原因。重力波强度还与非线性积云对流参数常数b及科氏力参数f成正比。 相似文献
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本文基于1960—2016年的降水量数据分析了黄河源区降水量的分布特征,并利用COSMIC掩星数据计算得到2008年黄河源区的重力波势能值（Potential Energy,Ep）,分析其变化特征,进而运用小波相干分析法探究黄河源区重力波势能值与降水量的相关性。结果表明：1） 黄河源区多年平均降水量受海拔高度影响显著。2） 对不同月份每一不同高程下的Ep值进行分析,得到2008年黄河源区重力波势能值随海拔高程及季节的变化趋势。3） 在2008年黄河源区呈现出：冬夏两季降水量存在较大差异,而重力波势能值同样存在明显的季节性差异,且与逐月平均降水量具有负相关的趋势。此现象是由于山坡地形的动力抬升作用影响和重力波对湿润气流的拖曳作用影响在不同时段占优。4） 黄河源区重力波和降水有着显著相关性,降水对于重力波有着很好的响应。 相似文献
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山基掩星观测是一种探测特定区域气象数据的新技术。该文从山基掩星探测技术的概念出发,阐述了山基掩星探测技术的特点和优势,介绍了山基掩星观测数据几何光学反演方法; 在详细介绍全谱反演技术的基础上,提出了采用全谱反演技术来处理山基掩星观测数据的新方法。采用该方法对2005年8月在河北兴隆雾灵山获取的山基掩星观测试验探测数据进行了处理,成功获得了大气折射率剖面, 将全谱反演结果与几何光学反演结果和同时获取的时空匹配的探空数据进行了比对分析。结果表明:全谱反演结果与几何光学反演结果平均相对偏差小于2%,全谱反演结果偏小,标准偏差低于3%;全谱反演结果与常规探空结果的平均相对偏差为8.15%,全谱反演结果偏小,标准偏差为1.4%。 相似文献
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探测技术的发展和探测仪器的研制是中高层大气研究的重要方面,利用单一的探测技术无法完成这个相当宽的高度范围大气状态参量的测量,需要采用多种探测手段综合得出这一区域的大气结构。本文结合国际上中高层大气探测技术的发展,主要从雷达的地基遥感,高层大气探测卫星的探测及无线电掩星技术,大气参数的气球、火箭、飞船探测方面回顾了我国近几年间的研究进展。 相似文献
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用11年的全球无线电掩星数据(COSMIC),无线电探空数据(IGRA)以及欧洲中心再分析资料(ERA-Interim)对全球大气边界层高度(PBLH)进行估算比较.结果表明:(1)在1200 UTC和0000 UTC,由ERA-Interim和IGRA数据估算得到的全球PBLH空间分布较为一致,相关性较好,在白天正午时候太阳辐射能力较强,对流活动频繁,估算得到的大气边界层高度较高.(2)由COSMIC掩星数据估算得到的边界层高度比探空数据和再分析数据估算结果整体偏大.(3)COSMIC掩星数据,IGRA探空数据以及ERA-Interim再分析资料估算结果都表明边界层高度在低纬度地区偏大,高纬度地区偏小.(4)分析不同数据估算边界层高度纬向季节性差异表明,IGRA探空数据和COSMIC数据间差异为-1700m至-500m,IGRA与ERA-Interim之间的差异为-500m至250m.此外,对于大多数纬度而言,三个数据集之间的差异在冬季较大,在夏季较小. 相似文献
11.
In a general baroclinic atmosphere,when the basic state includes meridional circulation,the sta-tionary waves might not only pass through the equatorial easterlies,but also strengthen significantly.The orographic forcing in the Northern Hemisphere mid-latitude might cause marked responses in thelow latitude atmosphere.This suggests that the meridional circulation plays an important role in theconnection of stationary responses in mid and low latitudes,and so does the heating forcing in theNorthern Hemisphere mid-latitude.Forced by the heating forcing in the Northern Hemisphere mid-latitude,the features similar to the Northern Hemisphere summer monsoon circulation can be ob-tained.It appears that the meridional circulation plays certain role in the formation of summer mon-soon circulation.The heating anomaly forcing located at the eastern equatorial Pacific makes the sta-tionary waves present PNA(Pacific-North America)pattern in the winter hemisphere,but it doesnot in the summer hemisphere.It suggests that the meridional circulation has a marked influence onthe route of stationary wave propagation both in the winter and summer hemispheres. 相似文献
12.
The wave rays and their seasonal variation of stationary and low－frequency Rossby waves are studied by using the Runge-Kutta scheme. The results show that for stationary waves the rays can reach lower latitudes in winter, and are limited in higher latitudes in summer. The main differences between the stationary and low-frequency wave rays are that low-frequency waves can propagate across the equator and the easterlies will not be an obstacle on their propagation. It explained to some extent the interaction of disturbances between the Northern and Southern Hemi-spheres. The lower wave frequencies and the stronger easterly flow are, the more difficult low-frequency waves will be to propagate across the equator. The waves with 20-day period are easier to propagate across the equator than that with 50-day period. The winter is the most favorable season for low-frequency waves to propagate into another hem-isphere. 相似文献
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The wave rays and their seasonal variation of stationary and low-frequency Rossby waves are studied by using the Runge—Kutta
scheme. The results show that for stationary waves the rays can reach lower latitudes in winter, and are limited in higher
latitudes in summer. The main differences between the stationary and low-frequency wave rays are that low—frequency waves
can propagate across the equator and the easterlies will not be an obstacle on their propagation. It explained to some extent
the interaction of disturbances between the Northern and Southern Hemispheres. The lower wave frequencies and the stronger
easterly flow are, the more difficult low—frequency waves will be to propagate across the equator. The waves with 20-day period
are easier to propagate across the equator than that with 50—day period. The winter is the most favorable season for low—frequency
waves to propagate into another hemisphere. 相似文献
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TIMED/SABER observations of global gravity wave climatology and their interannual variability from stratosphere to mesosphere lower thermosphere 总被引：1，自引：0，他引：1
The present study for the first time reports the global gravity wave activity in terms of their potential energy derived from TIMED/SABER observations right from the stratosphere to the mesosphere lower thermosphere (MLT) region. The potential energy profiles obtained from SABER temperature are validated by comparing them with ground based LIDAR observations over a low latitude site, Gadanki (13.5° N, 79.2° E). The stratospheric and mesospheric global maps of gravity wave energy showed pronounced maxima over high and polar latitudes of the winter hemisphere. The interannual variability of the stratospheric gravity wave activity exhibited prominent annual oscillation over mid-latitudes. The equatorial gravity wave activity exhibited quasi-biennial oscillation in the lower stratosphere and semi-annual oscillation in the upper stratosphere. The MLT region maps revealed summer hemispheric maxima over polar latitudes and secondary maxima over the equatorial region. The results are discussed in the light of present understanding of global gravity wave observations. The significance of the present study lies in emphasizing the importance of satellite measurements in elucidating gravity waves, which is envisaged to have profound impact on parameterizing these waves. 相似文献
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We present an analysis of the factors which control the seasonal variations of the clear-sky greenhouse effect, based on satellite observations and radiative transfer simulations. The satellite observations include the radiation budget at the top of the atmosphere from the Earth Radiation Budget Experiment and the total column moisture content derived from the Special Sensor Microwave/Imager. The simulations were performed with the SAMSON system described in an earlier paper, using atmospheric temperatures and humidities from operational analyses produced by the European Centre for Medium Range Weather Forecasts. At low latitudes, the magnitude of the clear-sky greenhouse effect is dominated by the strong thermodynamic link between the total column moisture content of the atmosphere and sea surface temperatures, with minimal seasonal variations. In contrast, at middle to high latitudes there are strong seasonal variations, the clear-sky greenhouse effect being largest in winter and smallest in summer. These variations cannot be explained by the seasonal cycle in the total column moisture content, as this is largest in summer and smallest in winter. The variations are controlled instead by the seasonal changes in atmospheric temperatures. The colder atmosphere in winter enhances the temperature differential between the atmosphere and the sea surface, leading to a larger greenhouse effect despite the lower moisture contents. The magnitude of the clear-sky greenhouse effect is thus controlled by atmospheric humidity at low latitudes, but by atmospheric temperature at middle and high latitudes. These controls are illustrated by results from sensitivity experiments with SAMSON and are interpreted in terms of a simple model. 相似文献
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东西风廓线特征与大气运动平衡态定常波的相关关系及共振条件的研究 总被引：4，自引：0，他引：4
本文采用简化数学模型探讨了东、西风廓线特征与外源强迫下大气环流平衡态定常波结构的相关关系。文中采用实际观测资料研究了西风廓线特征与大气环流型季节特征之间的联系。研究表明,西风廓线冬、夏季节差异与中、高纬度西风槽“冬三夏四”波数差气候特征有关,且低纬强东风切变可作为赤道东风波周期振荡成因之一。冬夏西风廓线季节特征可导致大地形强迫效应、海陆加热因子影响作用的显著季节差异。研究还揭示了大气环流型优势波转换的基流特征影响效应,并导出了流场与纬向加热强迫源共振状态的西风廓线特征函数与临界曲线。 相似文献
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热带积云对流加热在全球大气遥响应中的重要作用──数值试验结果 总被引：5，自引：1，他引：5
利用ＩＡＰ两层大气环流模式模拟研究了热带地区积云对流加热在大气对赤道东太平洋海温正异常响应中的作用。通过对积分结果进行分析发现：热带地区积云对流在大气对赤道东太平洋海温正异常的响应过程中起着非常重要的作用。若热带地区的积云对流加热减弱则大气中的遥响应（相关）型也减弱。同时我们还发现，热带地区的积云对流加热加强则响应场的３０—６０ｄ低频振荡也得到加强。 相似文献
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基于ECMWF再分析数据的大气波导分布规律研究 总被引：2，自引：0，他引：2
大气波导对电磁波传播有显著的影响,大气波导特征参量分布研究对于分析电磁波传播乃至雷达、通信等电子设备效能具有重要意义,利用ERA-Interim数据计算大气波导特征参量,并用海洋调查期间的低空探空火箭数据计算的大气波导进行了验证,在此基础上用2011—2016年ERA-Interim温度、湿度分层数据统计分析了全球大气波导的发生概率、强度、高度,得出的结论是:大洋东部、大陆西部的信风带是大气波导的高发区,大洋上大气波导的高发区（发生概率＞50%）主要有6个,分别是北太平洋海区、南太平洋海区、北大西洋海区、南大西洋海区、北印度洋海区、南印度洋澳大利亚西部海区;同时,存在3个大气波导低发区或无大气波导区（热带辐合带区、北半球中高纬度区、南半球中高纬度区）。这些大气波导高发和低发区的位置、范围、发生概率具有季节变化,北半球MAM季（3—5月）发生概率最高,出现的范围最大,SON季（9—11月）概率最低,出现的范围最小,DJF（12、1、2月）、JJA（6—8月）季节介于两者之间;南半球SON季发生概率最高,出现的范围最大,MAM季概率最低,出现的范围最小。北半球大气波导强度总体上强于南半球大气波导强度,北半球MAM季大气波导较强海域范围最大,强度最强,其次为JJA季,SON季大气波导较强海域范围最小,强度最弱;南太平洋大气波导强度季节变化不明显,强度与北太平洋比均较弱,南大西洋SON季大气波导较强海域范围最大,强度最强,DJF季大气波导较强海域范围最小,强度最弱;北印度洋MAM季大气波导强度强,是大洋上波导最强的海域,大气波导较强海域范围大,JJA季基本没有大气波导。大气波导高度在信风带靠近大陆西岸海域高度较低,随着向西离岸距离增大高度升高,大气波导高发区的波导高度季节变化特征是:北半球在SON、DJF季高度高,波导高度高的区域面积大,MAM、JJA季高度低,波导高度高的区域面积小;南半球在MAM、JJA季高度高,波导高度高的区域面积大,SON、DJF季高度低,波导高度高的区域面积小;其他中低纬度近岸海域大气波导高度较低,大陆包围的内海大气波导高度最低。 相似文献
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1950年平均经圈环流与角动量的平衡 总被引：4，自引：2，他引：4
本文利用了Buch和Starr与White所计算的1950年各纬度上空的平均经向风速([V]),绘制了子午面上的平均环流(全年:图1,冬季:图2,夏季:图3),图中显示出三个环型(cell),低纬度和高纬度的两个正环型与中纬度的逆环型。 1950年平均西风急流的位置正好处于中纬度的逆环流之中。全年平均的赤道辐合线位于北纬5°左右。自夏至冬三个环型均向北移,冬季半球Hadley环型伸向夏季半球去。三个环型的强度都是冬季大。 对于1950年北半球10°—70°的角动量平衡也作了分析(图4),并绘制了这个空间中角动量输送流线图(图5),其中应该提出,就是通过东西风的界面流线是铅直的,也就是总的来说,在东风带里产生的角动量不是在水平方向上输送到西风带里去,而是在铅直方向上输送到低纬度的高空西风里去,再由那里在水平方向上送到中高纬度去。 最后对于平均纬圈环流的维持也作了讨论,结论是:在中高纬度大型扰动起着主导作用,在低纬度则平均经圈环流是重要的。 相似文献