北大西洋风暴轴与低频流相互作用的观测研究

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风暴轴所代表的天气尺度活动与低频流场(遥相关型,阻塞,急流等)存在一定的相互作用,不同尺度在不同阶段的配置关系是本文研究的重点。本文对大西洋-欧洲地区两种尺度的关系进行了分析研究,并与欧洲地区的天气过程相联系,得出了以下结论:  (1)风暴轴的三个主要模态主要表现为强度,南北位置,东西位置的变化,其中风暴轴的增强对应北大西洋涛动正位相(NAO+)的西北-东南向倾斜结构,风暴轴的偏东则对应西南-东北倾斜的NAO+结构。这两种风暴轴类型所对应的欧洲大陆阻塞频率更高,强度更强,持续时间也更长。风暴轴偏北时高度距平场显示为东大西洋负位相(EA-)的结构,该模态同样有利于欧洲阻塞的发展。相反,格陵兰阻塞的高频率则与风暴轴减弱、偏南和偏西的结构有关。阻塞的活动位置决定了欧洲主要的升温区域。  对风暴轴和急流之间的关系也进行了分析研究,结果发现风暴轴的强度变化对应急流出口处的急流的南北摆动;而风暴轴南北偏移会引起急流的收缩和延伸;风暴轴东西位置的变动引起的急流轴变化较为复杂,当风暴轴向下游延伸时急流轴会同时向北向东两个方向偏移。  (2)大西洋-欧洲地区的阻塞环流结构中会出现天气尺度反气旋/气旋的合并,本文中将此现象称为阻塞合并。合并型阻塞的发生要求上游的背景西风和风暴轴更强。合并型阻塞的主要特点表现为强度强,持续时间长。在合并型阻塞生命过程中,相对于非合并型阻塞,欧洲地区降温的幅度更大,范围更广。  (3)我们还讨论了欧洲大陆阻塞与NAO位相之间的关系,并将整体的流场分成了四类:(NAO)转相(阻塞)合并型,转相非合并型,非转相合并型,非转相非合并型。对这四种类型进行比较得出,NAO+发生时欧洲大陆阻塞位置更偏东,且高压强度较强时,阻塞区域的气旋和反气旋更容易合并,NAO也更容易从正位相转为负位相。NAO-事件主要由大西洋东部-欧洲大陆西部的阻塞高压加强西退而形成,这种西退的阻塞高压强度要远大于NAO正位相转负位相的阻塞高压强度。  NAO+时,合并型阻塞,其流场以东西向的中心结构为主,非合并型的流场则以NAO的南北偶极子结构为主。不论NAO处于何种位相,上下游的活动中心强度反位相发展:高纬度大西洋地区大尺度气旋环流(反气旋)越强,欧洲地区反气旋环流(气旋)越弱。  NAO和阻塞高压的移动特性可通过不同波数行星波的移动来解释。NAO+时,1波和2波西移速度接近相同的条件下,二者叠加会引起阻塞高压出现增幅效应;而NAO-的结构中,1波的西移速度明显快于2波,因此叠加效应对NAO-下的阻塞作用不大。
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