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位于对流层上层的西风急流是中纬度大气环流的重要成员之一,它对局地乃至全球的天气和气候有着重要的影响。西风急流的成因、结构变化及其机理的研究是大气科学的重要科学问题之一。本文利用1958年到2002年期间ECMWF ERA-40再分析资料和其它气象资料,运用动力学理论和统计学方法,对北半球冬季西风急流的形成和结构变化的一些基本问题进行分析研究。主要研究内容和结果有: (一)研究了北大西洋急流结构季节内尺度变化与热带印度洋和西太平洋对流性降水的关系。得到:(1)热带印度洋对流加热有利于北大西洋正急流事件的发生,而热带西太平洋对流性加热却有利于北大西洋负急流事件的发生。(2)北大西洋负急流事件有利于热带印度洋对流加强,而北大西洋正急流事件有利于热带西太平洋对流加强。(3)在1958年到2002年间北大西洋急流正位相有增强的趋势,其可能原因是季节内时间尺度内的热带印度洋对流性降水的发生频率增强。(4)北大西洋急流与热带印度洋和西太平洋对流性降水的相互作用,是通过激发低频波列在北半半球西风急流波导中传播而完成的。 (二)利用观测资料研究北大西洋纬向风异常北传的机理,发现了如下的北传过程:源于中纬度的天气尺度Rossby波,当它们传播到热带和副热带的临界纬度时将发生波破碎。波的破碎又使临界纬度的北边发展出新的临界层来。这样,向赤道传播的中纬度波动与临界层的不断地相互作用,使临界层不断北移,从而形成了纬向风异常的北传。同时,副热带地区相对较弱的准地转位涡梯度,上游区域较强的扰动动能以及热带地区减弱的对流都为纬向风异常北传的产生和维持提供了有利条件。这样从观测事实上证实了纬向风异常北传理论和数值模拟结果。 (三)研究了Athanasiadis最新发现的北太平洋西风急流季节内时间尺度变率的第二模态的性质和可能机理。得到:(1)该模态是物理上真实存在的模态。(2)该模态从11月到次年3月的东移现象,可能与热带印度洋和西太平洋的对流异常型的转换相关。(3)热带对流激发的准静止波在西风波导的传播是引起该模态东移的一种可能原因。