大尺度环流的三维分解及垂直环流变化特征的研究

摘要

目前的动力气象理论存在几方面的缺陷,其中一个主要缺陷是热带大气动力学理论的薄弱,其最基本的表现是,对热带大气环流主要成分的垂直环流,还没有一种较为完整的表示方法.该文论述就从这个问题开始,对大尺度大气环流的表示方法进行了数学变换,提出了表示环流的方法.通过对大气环流研究视角的转变,以期为建立气候预测的基础理论提供一种新的思路.首先讨论了局地垂直环流的表示问题.通过对环流表示方法的变换,实现了对局地环流的表示,并且提出了大尺度环流的三维分解方案.初步计算表明,三维分解方案对于热带和全球的大气环流的研究具有独特的优越性:能真实的表现热带大气运动的特点,能够实现对垂直运动的描述.其次讨论了垂直环流的季节变化和年际变化特征.研究表明:垂直环流的季节变化是垂直环流变化的主要成分,全球垂直环流的季节变化存在若干强信号区,其中最明显的地区就是亚洲季风区.垂直环流的年际变化的强信号区位于中太平洋地区.垂直环流的季节变化和年际变化都表现出较强的地域选择性特征.垂直环流的年代际变化表现也相当明显.第三,全球的垂直环流变化有一定程度的同步性,而垂直环流的气候异常变化表现出较强的区域一致性特征,局地Hadley环流的异常变化的强相关沿经圈分布,而东西垂直环流的异常变化沿纬圈分布.中太平洋的垂直环流是热带海温异常影响中高纬度大气环流异常的媒介.

目录

文摘

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致谢

第一章绪论

1.1研究目的

1.2气候学和动力气象学研究的现状和问题

1.3热带大气动力学的研究现状

1.4大气环流分解研究状况

1.5拟解决的问题和研究思路

1.6本文所用的资料

第二章流场三维速度分解和局地环流的表示

2.1引言

2.2基于风场二维分解的局地垂直环流的描述

2.2.1二维流场分解

2.2.2平均垂直环流指数

2.2.3局地南北垂直环流和局地东西垂直环流指数

2.3流场的三维分解和局地垂直环流的表示——原理

2.4球面三维泊松(Poisson)方程的解法

2.4.1二维泊松方程的数值解法

2.4.2球面三维泊松方程的解法

2.5计算方案

2.6讨论

2.7小结

第三章全球垂直环流的季节变化和年际变化

3.1引言

3.2方差分布特征

3.2.1南北垂直环流

3.2.2东西垂直环流

3.3季节变化

3.3.1南北垂直环流

3.3.2东西垂直环流

3.4年际变化

3.4.1南北垂直环流

3.4.2东西垂直环流

3.5小结

第四章垂直环流间及其与海温距平的关系

4.1引言

4.2南北垂直环流和东西垂直环流的相关关系

4.3垂直环流和海温距平的关系

4.3.1Nino3区海温与全球垂直环流的点相关

4.3.2赤道印度洋海温与全球垂直环流的点相关

4.3.3西太平洋暖池区海温与全球垂直环流的点相关

4.3.4孟加拉湾海温与全球垂直环流的点相关

4.3.5黑潮区海温与全球垂直环流的点相关

4.4小结

第五章结论与展望

5.1主要结论

5.2问题与展望

参考文献

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