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热带大气低频振荡的变频及其与海温、非绝热加热的联系

作　者: 陈雯
导　师: 智协飞
学　校: 南京信息工程大学
专　业: 气象学
关键词: 热带大气低频振荡变频海温变化非绝热加热数值试验
分类号: P433
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

热带大气低频振荡是热带地区一个十分重要的大气信号,其活动及异常对热带地区乃至全球的天气和气候异常都具有重要影响。本文利用1980～2009年NCEP/NCAR逐日再分析资料和由美国国家海洋及大气管理局(NOAA)提供的OLR资料以及1981～2009年第二代最优插值的全球海表温度(SST)资料,采用功率谱分析、小波分析、时-空谱分析、Wheeler-Kiladis时--空交叉谱分析、时滞相关分析、概率分布分析等方法对热带地区大气低频振荡的变频特征及其与海温、非绝热加热的联系等关键问题进行了研究。论文还利用新一代大气气候模式CAM5对海温的变化引起非绝热加热的改变,进而对热带大气低频振荡频变频产生调节作用进行了数值试验。研究结果表明,热带大气低频振荡的周期均存在明显的季节变化。其表现为,冬季热带大气低频振荡的周期范围更长,夏季相对较短。同时,夏季的中心周期较冬季中心周期短。热带印度洋地区的低频周期范围相较于热带西太平洋地区的低频周期范围要长。在热带印度洋地区,中心周期倾向于更短的低频周期,而在热带西太平洋地区则倾向于更长的低频周期。热带大气低频振荡的频率变化也存在明显的季节变化。热带地区大气低频振荡周期随季节转换的变化主要有四个类型,即Ⅰ型——小波显著低频周期由长周期向短周期变化;Ⅱ型——由短周期向长周期变化；Ⅲ型——周期维持在某一个频段内变化不明显;Ⅳ型——周期向两个频段变化。热带大气低频振荡周期的变化与海温基本呈负相关关系。即随着海温的升高,热带大气更倾向于周期较短的低频运动,而随着海温的降低,大气更倾向于周期较长的低频运动。热带大气低频振荡周期的变化也与非绝热加热过程的变化有良好的对应关系。在对流层内,非绝热加热率的变化滞后于海温的变化,当对流层中、下层,特别是中层非绝热加热率增高时,热带印度洋地区大气低频振荡周期有缩短的趋势,而当非绝热加热率减小时,周期则有变长的趋势。结合观测分析和数值试验的结果以及有关移动性波动CISK理论表明,海温的变化会影响其对大气的热力作用,从而影响热带地区能量的交换,进而影响热带地区的对流活动的强弱。对流活动增强或者减弱又会影响其潜热的释放。整个个过程使得对流层中下层的非绝热加热过程发生变化,从而导致热带大气低频振荡周期发生改变。

全文目录

摘要  7-8
ABSTRACT  8-9
第一章绪论  9-25
  1.1 引言  9-10
  1.2 国内外大气低频振荡研究概况  10-12
  1.3 大气季节内振荡的季节变化及区域变化  12-14
  1.4 大气低频振荡变频的提出  14-15
  1.5 主要研究内容和章节安排  15
  参考文献  15-25
第二章资料、方法及模式简介  25-35
  2.1 资料  25
  2.2 方法  25-32
    2.2.1 功率谱分析  25-28
    2.2.2 小波分析  28-29
    2.2.3 Wheeler-Kiladis时-空交叉谱分析  29-31
    2.2.4 大气视热源Q1与视水汽汇Q2  31-32
  2.3 模式简介  32
  参考文献  32-35
第三章热带大气低频振荡周期的分布特征  35-64
  3.1 引言  35
  3.2 气候背景的季节变化  35-40
  3.3 热带大气低频振荡的季节变化  40-61
    3.3.1 热带大气低频振荡的地理分布、强度及其季节变化  40-48
    3.3.2 热带大气低频振荡的纬向和经向传播及其季节变化  48-49
    3.3.3 时空谱特征的季节变化  49-51
    3.3.4 热带大气低频振荡的周期及其变化  51-61
  3.4 本章小结  61-62
  参考文献  62-64
第四章热带大气低频振荡变频的季节与区域特征  64-77
  4.1 引言  64-65
  4.2 热带印度洋地区大气低频振荡的变频特征  65-71
  4.3 热带西太平洋地区大气低频振荡的变频特征  71-75
  4.4 本章小结  75
  参考文献  75-77
第五章热带大气低频振荡变频的激发及其影响因子  77-97
  5.1 引言  77
  5.2 1995年1月～1997年7月热带印度洋大气低频振荡的周期变化  77-86
  5.3 2002年7月～2003年12月热带印度洋大气低频振荡周期变化  86-95
  5.4 本章小结  95
  参考文献  95-97
第六章热带大气低频振荡的数值模拟  97-110
  6.1 引言  97
  6.2 模式和试验方案设计  97-98
  6.3 CAM5对热带大气低频振荡的数值模拟  98-103
  6.4 海温对热带大气低频振荡变频影响的数值模拟  103-108
  6.5 本章小结  108-109
  参考文献  109-110
第七章结论与展望  110-113
  7.1 主要结论  110-111
  7.2 特色与创新  111
  7.3 展望  111-113
附录：在读期间发表论文、学术交流及科研实践情况  113-115
  已发表论文  113
  参加科研项目  113-114
  学术交流  114-115
致谢  115

热带大气低频振荡的变频及其与海温、非绝热加热的联系

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