冬季大西洋地区阻塞高压的多尺度动力过程分析

摘要

本文应用局地多尺度能量与涡度分析方法(MS-EVA)以及基于此方法导出的正则传输理论，从多尺度能量学的角度，分析了北大西洋地区冬季阻塞高压生成、发展和消亡的机制;并解释了阻塞高压对流层中暖中心结构的形成机理。首先，应用多尺度子空间变换方法(MWT)将ERA-40资料的三维风场、温度场和位势高度场分解到三个尺度子空间:基本流尺度、阻塞高压尺度和天气尺度。在阻塞高压尺度中，主要的信号表现为一个西退的高压结构，并且在西退的过程中伴随着先增强后减弱的强度变化。在阻塞高压的演变中，其动能存在三个明显的阶段:强度较弱且相对稳定的生成阶段，迅速增强的发展阶段以及衰减的消亡阶段。进一步分析影响动能的各个因子，发现控制着三个阶段的机制明显不同:压力做功和来自天气尺度动能的正则传输使得阻塞高压生成;后者同时也是其快速发展的主要能量来源;而动能的空间输运以及向有效位能的浮力转换过程导致了阻高的消亡。与此同时，其对流层中的有效位能经历了两次显著的大值阶段，对影响这两个阶段有效位能的因子进行分析发现:在第一阶段，最主要的机制是斜压不稳定;而第二阶段，浮力转换是主要原因。有效位能体现的是温度的异常而且有效位能的分布与其暖中心基本一致，因此，这也是对流层中阻塞高压暖中心结构能够维持的机制。

目录

声明

摘要

第一章 前言

1．1 研究的背景及意义

1．2 阻塞高压的研究进展

1．3 本文拟研究内容

第二章 资料和方法

2．1 资料

2．2 阻塞高压指数

2．3 多尺度子空间变换(MWT)，正则传输(canonical transfer)，局地多尺度能量涡度分析方法(MS-EVA)介绍

2．4 显著性检验

第三章 阻塞高压事件的合成和多尺度位势场的重构

3．1 阻高事件的合成

3．2 位势场的多尺度子空间变换

3．3 本章小结

第四章 阻塞高压的多尺度动力过程分析

4．1 追随阻塞高压中心的动能演变及其机制分析

4．1．1 生成阶段

4．1．2 发展阶段

4．1．3 消亡阶段

4．2 阻塞高压暖中心结构的维持机制分析

4．2．1 第一阶段的维持机制分析

4．2．2 第二阶段的维持机制分析

4．3 阻高期间基本气流和天气尺度的多尺度能量分析

4．3．1 基本气流的能量分析

4．3．2 天气尺度的能量分析

4．4 阻高区域多尺度能量的气候特征

4．4．1 基本气流尺度能量的气候特征

4．4．2 阻塞高压尺度能量的气候特征

4．4．3 天气尺度能量的气候特征

4．5 本章小结

第五章 总结与讨论

参考文献

致谢

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