北半球冬季阻塞环流的气候特征及其与NAO的关系

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这篇论文主要介绍两部分研究工作,一部分是50年(1955年-2004年)冬季(DJFM)北半球两大洋区域阻塞环流的气候特征及其原因的探讨;另一部分是研究冬季(1955年-2001年)北半球三个区域(北大西洋、欧洲地区及北太平洋)阻塞环流的变化与NAO的关系。 大气阻塞是中高纬度大气环流低频变化的重要组成部分,历来就是气象学家所关心的问题。观测表明,从整个北半球来说,阻塞在冬季活动最为频繁的三个区域是太平洋、大西洋和欧洲地区。所以本文研究阻塞的空间位置主要是这三个区域,另外因为本文是从气候学的角度对阻塞进行研究,时间则取的是从1955至2004年50年冬季四个月(DJFM)。 本文第一项工作是利用50年(1955至2004年)NCEP—NCAR日平均资料作了一系列的分析,结果发现,大气斜压性的年代际变化对北太平洋和北大西洋阻塞活动的年代际变化有重要影响。由于中纬度地区大尺度海气相互作用的影响,使得大气的斜压性存在一个年代际的变化过程,从而使得大气阻塞环流也存在一个年代际的变化过程。当西北太平洋和西北大西洋的大气斜压性呈现一个上升的趋势时,东北太平洋和东北大西洋的阻塞频率呈现一个明显的下降趋势。 目前,北大西洋涛动(NAO)已经成为一个热点问题。从20世纪80年代以后,NAO已经由最初的负位相年逐渐变为现在的正位相年。NAO和阻塞之间统计和动力学关系的深刻认识对研究北大西洋地区的气候变化有重要意义。前人对NAO与阻塞的关系曾做过一些研究。本文的第二项工作,就是根据冬季(DJFM)平均NAO指数,把1955—2001年分为强NAO年和弱NAO年,分析了当NAO不同位相时,北太平洋,北大西洋和欧洲地区的阻塞发生频率和持续时间以及大气斜压性的纬度分布,得到了一些新的结论。(1)强NAO年,北大西洋阻塞在NAO负位相年发生频率要高的多,持续的时间也要长的多;欧洲地区阻塞在NAO正位相发生频率更高,持续时间更长;北太平洋情况稍微复杂一些,在NAO负位相发生频率明显更高,但是从平均持续时间来看,则在NAO正位相阻塞的平均持续时间要明显更长。(2)弱NAO年对阻塞环流的影响不如强NAO年显著。北大西洋阻塞在[NAO-]发生频率更高,[NAO-]和[NAO+]的平均持续时间相差不太大;欧洲地区阻塞在[NAO+]发生频率稍高,持续时间稍长;北太平洋[NAO+]和[NAO-]的发生频率相同,但是[NAO-]阻塞的平均持续时间更长。通过分析北大西洋、欧洲和北太平洋三个区域强(弱)NAO正负位相对流层平均斜压性随纬度的变化,我们发现对流层平均斜压性与阻塞的发生存在较好的一致性,斜压性通过影响天气尺度波的活动,从而影响阻塞的发生频率和持续时间,是阻塞变化的一个重要因素。 对于北半球阻塞环流气候特征的研究,本文只是做了一些初步的、浅显的探讨,还有很多问题需要进行更深入的研究。
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