过程中暖池和赤道辐合带

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1、第? ?卷第?期热带气象学报? ?年?月? ? ? ? ? ? !?,? ? ?,?。?在? ? ?过程中暖池和赤道辐合带 相互作用对大气表面风的影响?夏友龙姜达雍?北京气象学院大气科学系,北京,? ? ? ?中国气象科学研 究院?仇永炎?北京大学地球物理系?提要利用一个辆合海气模式,用数值试验方法分析了? ? ?期间的暖池和赤道辐合带?仃?和? ? !?的相互作用对大气表面流场和散度场的影 响。结果指出,? ? ?高峰期和成熟期? ?比仃?更重要?即? ? !高峰期和成熟期? ?与暖池相互作用比? ? !与暖池相互作用更强烈?,? ?的形成初期和衰减期?以和? ? ?同样重要。关键词仃?和?

2、 ?暖池? ?引言? ?包括南方涛动? ?和 厄 尔尼诺? ?,它们分别是热带大气和海洋年际变化最突出、最重要的一种现象,已有不少研究成果。当南方涛动的特征指数? ? ?为负值时,常与厄尔尼诺相联系,故称? ?事件。根据时滞相关分析,南方涛动的发生先于厄尔尼诺?一?个月,即厄尔尼诺的发生是海洋对表面大气环流变化的响应。但一旦出现海温异常增暖就又反馈影响大气运动? ? ,幻。随着认识的不断深入,人们把出现在中东热带太平洋异常暖的海表水?暖池?持续好些月份的事件,称为厄尔尼诺事件? ? ?把南方涛动与两个半球赤道辐合带位移直接联系起来。当?为负值时,北赤道辐合带? ? ?将向南移,而南太平洋辐合带

3、? ? ?将向东、向北移。于是,在? ?事件中,暖池与辐合带位移正表明热带海洋?热力?和表面大气环流异常变化?动力?的相互作用的关键物理量。作者们正是依据这一新 的认识,利用简单的藕合海气模式的大气部分? ? ,采用文献?所用的原始资料,在? ?的不同阶段,用数值试验分析暖池与辐合带移动过程的相互作用,分析赤道辐合带、南赤道辐合带、北赤道辐合带和暖池的位移对大气表面流场和散度场的影响。? ?一?。一?收到初稿,? ?一? ?一? ? 收到修改稿。本课皿受国家 自然科学羞金 资助。热带气象学报?卷?大气模式及计算方案简介?基本大气模式大气模式是在对流 层高度垂直尺度下,定常、包括雷利摩擦和牛顿冷

4、却的赤道刀平面的浅水波方程为? ? 犷一? ?犷一? ?式? ?中此、此是叭量均是气象上常用 量。?此? ,?一?犷是表面气压 距平,?口是非绝热加热,其它? ?计算方案简介对式? ?消去心、此,则得心,?、?刀。?护一那夕?二?那犷?门? ?, 犷?丈王?竺下石?一 ?沁?片?牛 专 资 玉?一蕊 号子川?艾?千二乞二?片卜一导口? ? ?那犷?、拼彻成护?那犷?产?那犷?尸,显而易见,式? ?为一普通椭圆型微分方程。把此方程利用中央差展开,通过超松弛迭代?迭代系数取为? ?,则可求得约,把为代入式? ?中的第?、?式可求得、? ?。具体计算方案见文献?。?资料及试验方案设计?资料资料是文献

5、?用过的? ?年?月一? ? 年?月的海温距平 ? ?,多年平均逐月海温和多年逐月风应力?范围是?一?,? ?一?,网格距为?火 ?。?试验方案 的设计为了讨论赤道辐合带和暖池相互作用在酬?不同阶段所起的作用,设计了四个数值试验。标准试验?简称?。?这是一个类似文献?的试验方案,大气加热分为两部分,一部分是与海温距平有关的线性加热?另一部分是与水汽辐合反馈有关的非线性加热,即?心?心贾一?式?中 心一砂?厕一?八?,矶?刀叮?刃? ? 一万 ?,其中?劣?一?镇?艺?式中二是 第二次迭代,? 是第?次迭代的散度距平,了表示? ?气候月平均值,?表示海温月距平,刁表示 散度的气候月平均值。?、夕

6、为比例因子,乙取为零。敏感性试验?简称?。在标准试验中加入气候月平均赤道辐合带作用?简称赤?期?友龙等?在? ? ? ? ?过程中暇池和赤道辐合带相互作用对大气表面风的影响?道辐合带?。敏感性试验?简称? ?。忽略南半球? ?作用,仅考虑北半球? ?作用。敏感性试验?简称所?。忽略北半球?作用,仅考虑南半球? ?作用。通过标准试验?。与敏感性试验 之间的涡度差和散度差的大小来反映赤道辐合带在?中作用大小?反映南北赤道辐合带共同作用用马一? ?表示?反映? ? ?作用用? ?一 ? ?表示?反映?作用用 ? ?一? ?表示。取? ? ?年?月代表? ?八? ? ? ?初 期,?年?月的资 料 代

7、表? ? ?高峰期,?年? ?月资料代表? ?成熟期,? !年?月代表?衰亡期?。?赤道辐合带和暖池的相对配置在? ?中的作用?气候月平均赤道辐合带? ? 和? ?随时间的演变图?是?月、?月、?月和? ?月气候平均的散度分布。补补圣垫垫素爵盈燮。乡兮?榔三? 竿一 扣。一于乙一? ? ? 、一? 必 酱或气恐丫人一了? ? ?图?月?、?月(b)、 12月(e)、3月(d)气候平均的散度分布(单位:10一s)Fig. 1 T hed istribursonofell l natieme a nd xve rge nc e(1 0一s一,). a,May;b.决pt emb er,c.D e

8、Cemb er;d. M a rch.3 .月份和5月份(图 1 d和 图ia ),北赤道辐合带位于20 oN,南赤道辐合带sPc z位于 1505,而且3月的sPez明显强 于5月 份的sPez.9月份时, I Tez中心南移到(soN, 1400w)附近, sPcz呈 西北芍象南走 向、位于中太平洋。1 2月份时,I Tcz变化不大, sPcz向东北方向移动,且 I Tcz和sPcz范 围扩大,强度加大(图 l a一ld )。4夕I TCz和SPCz(合称赤道辐合带)在EN so中的综合作用赤道辐合带在EN SO中的作用分两部分讨论。一部分是赤道辐合带产生的涡度距平,这反映 了赤道辐合带对

9、流场 的影响;另一部分是赤道辐合带产生的散度距平,这反映了赤道辐合带对散度的影响。4.2.1赤道辐合带 对 大 气表面涡度的影响图2是赤道辐合带产生的大气表面 涡度场距平。热带气象学报12卷滚滚蓦弃弃1 8 01 3 0 O W图2赤道辐合带产生的大气涡度距平(单位:1。一 s一, )。.E Ns o初期.b .EN so高峰期,c.ENs o成熟期.d.EN so衰减期。Fi gZAlom alie sofa t m旧pher ies u rfac ev o rt洲t yc au s目妙t恤阅u ator ia l c o nvc rgc n份z o ne(10一s一),a.加tialp h

10、a se,b.develoP i n gP h创稀 ; e. matu reP h叹;d.c o血讲1明ph田沈.由 图2可以看出, ENso初期(图Za ),涡度存在于整个太平洋,到高峰期(图Zb ),涡度分布主要位于中、东太平洋;到成熟期(图2。),涡度分布又占据了整个太平洋,且强度加大;到衰减期(图Zd ),涡度分布主要位于西北太平洋和东南太平洋。即是在EN So初期和成熟期,赤道辐合带对大气表面流场的影响可达整个太平洋,在EN So高峰期,赤道 辐合带 的影响主要在 中、东太平洋;在E NSo衰减期,其影响主要在西北太平洋和东南太平洋。4.2.2赤道辐 合带产生 的大气表面风散度图3是

11、赤道辐合带产生的大气表面散度距平。120oE130ow70120O E义义,乡. 4 0.0恤.4乡七0 .0b b b。尸。之丛。 数数黯轰淤淤毕毕毕. . .C C C180130OW图3赤道辐合带产生的大气表面散度距平(单位:1 0一s一 )说明同图2.F ig.3人刀Om心e s O fatl n。p he riesu rfa优d i代r,帐c au, 泊 b yt hee qu ato r坦。nve rgenC ez o n e (10一 t s一卫 )a.、 b.、e.助d d.h av et he别”nede n ot atlo n.恤F堪.2.期夏友龙等:在1982/1983

12、E N So过程中暖池和赤道辐合带相互 作用对大气表面风的影响5从图3可以看出, EN SO初期,整个太平洋地区均有散度距平,中心分别位于东、西太平洋,E N S O高峰期,主要散度距平移到中东太平洋,强度加大;E NSO成熟期散度距平中心继续东移;到EN So衰减期,散度距平中心已位于东太平洋.由此可知,E Nso初期,赤道辐合带对散度场的影响可达整个太平洋,ENSO高峰期和成熟期,其影响主要位于 中、东太平洋, ENSO衰减期,其影响主要在东太平洋。比较图2和 图3可知,在EN so成熟期和衰减期,赤道辐合带对大气表面流场和散度场的影响有一定的差别,主要反映在对流场的影响范围(东、西太平洋

13、)大于对散度场的影 响范围(中、东太平洋)。43ITcZ在E Nso中的作用4.3.1r rc z产生的大气表面涡度场图4是 由 I TC Z产生的大气表面涡度场,对于赤道以北的低纬地区, EN so初期,I Tcz影响整个北太平洋地区的大气表面涡度(图4a ),E Nso高峰期,I TCz影响东太平洋大气表面涡度(图4b ), ENSO成熟期, I Tcz影响西北太平洋的大气表面涡度(图4。), ENso衰减期,r rcz影响整个太平洋的大气表面涡度,影响最强烈的地区仍为西北太平洋。因此,r rc z在E NSO过程中影响最大的地区为西北太平洋和东太平洋。4.3.2IT cz产生的大 气表面

14、散度场从 I Tcz产生的大气表面散度场来看(图略),I TCz影响大气散度和 涡度相类似,但影 响的范围可达南半球, EN so成熟期,r rcz的影响可达整个太平洋。最敏感地区仍为西北太平洋。6 6 6钾6嘿户拼了了图4r rCz产生的大气表面涡度距平(单位:1 0一s一 )说明同图2.F论.4人刀omalie sO fat m.p her ics urf ac evo rt i dt yc au洲刃 b ythe】 T Cz .a.、b.、e.压ndd.h av et址,压。l edo n ot at io na si nF堪.2.4。44.4.sPcz在EN SO中的作用1sPCz对大

15、气表面涡度的影响图5是由sPc z产生的大气表面 涡度距平.EN so初期,s PCz对东西太平洋的大气表面 涡度均有影响(图sa ),但主体偏向西太平洋。E NSo高峰期, sPc z的影响偏 向中东太热带气象学报12卷平洋(图sb );EN So成熟期情况与E NSo高峰期情况相类似,只不过在成熟期sPcz影响更强烈(图5。), ENso衰 减期, sPCz的影响主要偏向东太平洋和东南太平洋(图 5 d)。整个EN so过程中, sPcz的影响有明显的从西 向东移动。4.4.2SPcZ对 大 气表面散度场的 影响E NsO初期, sPc z影 响整个赤道太平洋的大气表面风散度,影 响最强烈的地区在南半球;E Nso高峰期, SPCz产生的大气表面风散度位于赤道中太平洋;E Nso成熟期, sPc z 产生的大气表面风散度主 要位于中东太平洋;EN SO衰减期, sPc z产生的大气表面风散度主要位于东太平洋和东南太平洋(图略).瓦律或。划d 厂-爪丫几纷戮旋夔歇吕0 . 0 -一里(.1 8 02 9