大气内部过程对亚洲夏季风年际变化的贡献

摘要

亚洲夏季风包含多尺度系统，有季风平均环流，低频（季节内振荡）和高频（天气尺度）扰动，并存在明显的年际变化。过去研究已发现季风年际变化与大气外部强迫（如:海温、积雪等）有关，本论文从大气能量学的观点出发，推导出平均动能(mean kinetic energy，MKE)收支方程，定量诊断大气内部过程（尺度相互作用、加热-对流反馈等）对南亚和东亚南海夏季风年际变化的贡献。结果表明：
　　(1)南亚夏季风季风环流较强的年份，低层MKE的增强可由扰动动能(eddy kinetic，EKE)及平均有效位能(mean available potential energy，MAPE)转换而来。而高层MKE则主要由MAPE维持，但同时失去能量给EKE，有利高层扰动成长。
　　(2)进一步将南亚夏季风的扰动场分为高频（天气尺度扰动）（＜20天）和低频（季节内振荡）（20-90天）两部分，分别探讨高、低频扰动与平均环流不同分量的（散度、涡度、垂直风切）的动能转换过程对季风环流增强的相对贡献，发现低频季节内振荡扰动与季风平均垂直风切变的相互作用为有利季风强年低层MKE对成长的主要过程。
　　(3)定量比较了大气外部因子（海温）和内部因子（尺度相互作用）对南亚夏季风年际变化的相对贡献，发现东太平洋海温年际变化可解释30％-40％南亚季风环流强度的年际变化，尺度相互作用可解释量约为15％-20％，可见季风预报系统不可忽略大气内部尺度相互作用过程。
　　(4)南海夏季风对流活跃年份，南海南部及中南半岛一带为MKE显著增强区，此与南亚季风区西风急流的增强并向东延伸有关;南海北部及西太平洋为气旋性环流盘踞，季风槽加深。
　　(5)南海南部MKE增强的能量源自于扰动动量通量与平均环流的相互作用，南海季风强年时，南海地区的平均环流失去较少的动能给扰动场。进一步诊断发现:MKE正差值主要来自于高频扰动与季风平均散度的相互作用，低频季节内振荡-平均环流相互作用对南海南部MKE年际变化的影响较小。
　　(6)南海季风区对流偏强年，北部季风槽区MKE的维持来自于大气热源和平均上升运动的相互作用，但同时有较多的MKE转换给扰动动能，利于扰动的成长。因此，南海北部季风槽较强的年份，该区台风生成较多，且向北传播的季节内振荡信号较强。
　　目前亚洲季风可预报性偏低的原因之一，可能来自于大气模式对多尺度系统及其相互作用的模拟能力偏低，因此，本论文的研究成果可改进模式为亚洲季风年际变化预报系统的发展提供物理基础。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 南亚夏季风的年际变化及其影响因子

1．3 南海夏季风的年际变化及其影响因子

1．4 研究目的、创新点

1．5 本文的主要内容及章节安排

第二章 资料与研究方法

2．1 资料说明

2．2 动能诊断方程

第三章 南亚夏季风尺度相互作用的年际变化

3．1 引言

3．2 南亚夏季风动能的年际变化

3．3 尺度相互作用的年际变化

3．4 大气内部和外部因子对南亚季风年际变化影响的比较

3．5 再分析资料的比较

3．6 本章小结

第四章 南海夏季风强、弱年多尺度相互作用能量学特征

4．1 引言

4．2 南海夏季风动能的年际变化

4．3 尺度相互作用的年际变化

4．4 再分析资料的对比

4．5 本章小结

第五章 结论与讨论

5．1 全文总结

5．2 所存在的问题与讨论

参考文献

致谢

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