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夏季华南地区深对流活动对平流层大气重力波的影响研究

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摘要

1 引言

1.1 研究背景与现状

1.1.1 大气重力波探测进展

1.1.2 深对流对大气重力波影响的研究进展

1.1.3 MJO对大气重力波影响的研究进展

1.1.4 台风重力波的研究进展

1.2 研究意义和目的

2 数据资料与处理方法

2.1 数据资料

2.1.1 MJO指数资料

2.1.2 NECP资料

2.1.3 欧洲中期数值预报中心资料(ECMWF)

2.2 深对流和平流层大气重力波探测方法

2.2.1 深对流探测方法

2.2.2 平流层大气重力波探测方法

3 平流层大气重力波发生规律及其与深对流关系

3.1 平流层大气重力波发生规律统计

3.1.1 平流层大气重力波年际变化

3.1.2 平流层大气重力波夏季季节内变化

3.1.3 平流层大气重力波日变化

3.2 平流层大气重力波与深对流关系

3.2.1 平流层大气重力波与深对流的空间联系

3.2.2 平流层大气重力波与深对流的时间相关

3.3 总结

4 MJO对华南平流层大气重力波的影响

4.1 MJO活跃位置变化对大气重力波影响

4.1.1 MJO随位相变化特征

4.1.2 MJO活跃位置移动过程中重力波变化情况

4.1.3 MJO对华南地区深对流活动的影响

4.2 MJO强度对平流层大气重力波影响

4.2.1 大气重力波年际变化

4.2.2 MJO强度与大气重力波关系

4.2.3 MJO强度与华南地区深对流活动的影响

4.3 小结

5 个例分析:台风激发大气重力波特征分析

5.1 台风“苏力”

5.2 垂直运动

5.3 AIRS观测

5.4 小波分析(Wavelet Analysis)

5.5 小结

6.总结与讨论

6.1 结论

6.2 不足与展望

参考文献

致谢

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摘要

本文首先通过AIRS(Atmospheric Infrared Sounder)探测器探测到的亮温及其扰动来判断和分析2004年至2013年中国南部夏季深对流和平流层重力波事件的发生情况,进而分析深对流与平流层重力波之间的联系。研究结果显示中国南部平流层大气重力波主要发生在华南地区,且7月份大气重力波发生频率最高,达到8%以上,夜间观测到的重力波明显多于白天。同时发现华南地区一半以上的平流层重力波是由深对流激发而来,深对流为平流层重力波的主要波源。而且华南地区平流层重力波与深对流之间时间相关系数很高,存在明显的时空联系。
  其次分析了热带大气季节内振荡(Madden-Julian Oscillation,MJO)对华南地区夏季平流层大气重力波的影响。分析结果显示出华南平流层重力波在MJO活跃期和非活跃期发生天数的比值约为3∶1,在MJO活跃期内,其活跃中心位置和强度的不同对华南重力波有不同影响。具体表现在当MJO活跃中心位于印度洋时,副高西伸,华南地区水汽充沛,上干下湿,上升运动强,有利于深对流的发生发展,华南地区重力波发生频率增加。而当MJO活跃中心移动到西太平洋后,情况恰好相反,不利于深对流的发生,而此时华南地区平流层大气重力波发生频率也随之降低。MJO强度也对华南重力波的影响主要表现在MJO偏强年份大气重力波发生个数也偏多,MJO偏弱年份大气重力波发生个数也偏少。
  最后选取2013年超级台风“苏力”来研究台风这类深对流激发的大气重力波的主要特征及其传播特性。分析结果显示此次台风重力波一直位于台风后侧,并且随着台风向前移动而移动。选取30km-40km和41km高度处的大气重力波进行分析,发现41km的扰动比30km-40km的扰动强2倍多,但是波动形状和传播方向基本一致。利用小波分析的方法得出此次重力波的波动能量主要集中在500km和1300km波段,但是能够上传到平流层的大气重力波主要是水平波长较长的1300km的波动。

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