北半球冬季准定常行星波活动的年际变化及其与北极涛动和ENSO的关系

摘要

在北半球冬季,平流层大气环流与对流层大气环流通过向上传播的行星波以及它与平均流的相互作用而动力地耦合在一起.理论、观测和模拟结果都表明,北半球冬季准定常行星波在经圈上的传播存在两支波导,分别被称之为极地波导和低纬度波导.利用NCEP/NCAR再分析资料通过对北半球冬季准定常行星波EP通量的散度场的分析,研究了冬季准定常行星波传播的年际变化.结果发现在对流层和平流层下层的行星波活动与平流层中上层的行星波活动有明显不同的年际变化.对流层和平流层下层的行星波活动的年际变化表现为两支波导的反向振荡,当低纬度波导向赤道的传播增强时,极地波导折射向平流层的传播同时会减弱;反之亦然.而平流层中上层的行星波活动的年际变化则表现为行星波向极地或向赤道方向传播的振荡.进一步的研究表明对流层和平流层下层的行星波活动的年际变化与纬向平均的纬向风的南北振荡,也称为北极涛动(AO)关系密切,因此它可能主要是由大气内部的波-流相互作用所引起的.平流层中上层的行星波活动的年际变化则主要与ENSO有关的热带海温异常的强迫有关.此外,还利用大气环流模式(CCSR/NIESAGCMVer.5.6)对北半球冬季准定常行星波活动的年际变化进行了模拟研究.模式结果表明,与对流层准定常行星波的年际变化对应的纬向平均流场的异常分布都与北极涛动下的异常形势非常相似.可见,模式在对流层可以很好地模拟准定常行星波的年际变化以及北极涛动形势,并且二者同样密切相关.但是模式不能很好地模拟行星波经极地波导向平流层传播的年际变化,文中对可能的成因也进行了探讨。