北半球冬季平流层极涡的动力特征及其对对流层天气的影响研究

摘要

本文利用NCEP第二套再分析资料，计算了平流层爆发性增温(SSW)期间的E-P通量，讨论了行星波对北半球冬季极涡的作用，通过2008年1月中国南方地区的大范围雪灾研究了平流层环流异常对对流层极端天气的指示作用，得到以下结果和认识： 1、分析了2007/2008年冬季极涡的异常演变，利用波流相互作用研究了行星波在极涡变化中的作用，发现只有上传的行星波并不一定能引起爆发性增温以及极涡的减弱，只有当对流层行星波有向上并且向极传播的分量时，行星波才能与极涡相互作用，甚至发生爆发性增温的现象。 2、利用NCEP/NCAR逐日的再分析资料统计了1951年以来南方发生大雪时的环流特征，对2008年1月中国南方地区发生的大范围雪灾天气过程的环流背景进行了分析，结果发现，南方冬季大雪都是发生在500hPa距平场分布呈现北高南低的形势下，并且平流层极涡位置都偏向亚洲且极涡强度偏强。2008年的雪灾期间对流层和平流层的形势都和过去7个大雪年合成形势相似。平流层首先发生异常并下传为1月份的雪灾天气提供了有利的环流背景。因此在本研究结果的基础上进行系统的研究，有望将平流层位相的超前信号作为对流层异常天气过程预报的一个先行指标，对提高对流层异常天气预报的时限具有重要意义。 3、2008/2009年冬季发生了一次前所未有强度的爆发性增温，这是有平流层探测以来从未有过的震荡幅度。所以我们使用Plumb提出的三维E-P通量的算法讨论了SSW期间行星波的三维变化。结果发现在爆发性增温过程前后行星波发生变化，增温前行星波活跃，并且水平分量和垂直分量的大值中心都出现在北美洲和太平洋区域，增温后行星波活动减弱，量级比增温前小了大约一个量级。行星波在增温过程中随高度也发生着明显的变化，无论爆发性增温发生前后行星波在对流层最强，越到平流层量级越小。

目录

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声明

第一章 绪论

1.1引言

1.2相关研究进展概况

1.2.1北半球平流层大气基本特征

1.2.2北半球平流层爆发性增温的研究进展

1.2.3平流层异常对对流层影响的研究

1.3本论文的主要内容及研究意义

第二章资料和方法介绍

2.1资料说明

2.1.1 NCEP再分析资料

2.1.2降雪量资料

2.2方法介绍

2.2.1合成分析

2.2.2谐波分析

第三章平流层冬季极涡演变的动力学特征

3.1引言

3.2 2007/2008年冬季北半球极涡的环流异常

3.3 2007/2008年冬季平流层爆发性增温的分析

3.4 2007/2008年冬季北半球行星波的活动特征

3.5结论

第四章平流层极涡异常对对流层天气的影响研究

4.1引言

4.2所用资料

4.3雪灾期间对流层大气环流异常

4.4雪灾期间平流层的异常

4.5平流层对对流层的指示信号

4.6结论

第五章北半球爆发性增温过程中三维行星波的变化

5.1引言

5.2三维EP通量的计算方法

5.3平流层爆发性增温过程中行星波的变化

5.4结论

第六章全文总结与展望

6.1全文总结

6.2论文的贡献和创新点

6.3下一步工作设想

参考文献

致谢

附录(攻读硕士学位期间发表的论文)