气候变化背景下温带急流及其低频变化的机制研究
发布时间：2023-02-09 19:57
温带急流是中纬度大气环流的重要组成部分,对热带外大气的天气和气候,对全球尺度上的热量、动量和水汽的经向输送,均有着广泛而显著的影响。观测事实和气候模式模拟都表明,在低频时间尺度以及气候变化背景下,温带急流会发生显著变化。认识温带急流的低频变化以及气候变化背景下温带急流变化的机理对预报中纬度持续性天气异常、提高短期气候预测水平和评估大气环流对气候强迫的响应等都具有重要的科学和实际意义。本文通过诊断再分析资料、设计数值试验以及动力学分析,研究了低频时间尺度和气候变化背景下温带急流变化的动力学机制,得到以下主要结论： 一、揭示了实际大气中温带急流低频变化的波流相互作用机制,提出了高低频波动共同作用的斜压反馈机理。 首先,利用理想化的非线性准地转β平面通道模式,论文研究了温带急流低频变化中的波流相互作用,揭示了一个维持温带急流低频变化中波流正反馈过程的斜压机制。高低频波动在维持温带急流低频变化中发挥了不同的作用。关于摩擦系数的敏感性试验表明地表摩擦可以影响温带急流变率的模态以及它的时间尺度。不同摩擦强度下温带急流变率的转变可能与高低频波动的临界层分布有关。 利用ERA-40再分析资料,论文进一...
【文章页数】：155 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
第一章 绪论
1.1 温带急流的观测特征
1.1.1 温带急流的气候态分布
1.1.2 温带急流低频变化(环状模)的特征
1.1.3 气候变化背景下温带急流变化的特征
1.1.4 气候变化背景下温带急流低频变化的特征
1.2 论研究回顾和国内外研究现状
1.2.1 温带急流的形成机制
1.2.2 温带急流低频变化的研究现状
1.2.3 气候变化背景下温带急流变化的研究现状
1.2.4 气候变化影响温带急流低频变化的研究现状
1.3 有待解决的科学问题
1.3.1 温带急流低频变化的斜压机制
1.3.2 气候变化背景下温带急流的变化：高低层斜压性的不同影响
1.3.3 气候变化影响温带急流低频变化的动力解释
1.4 本论文拟解决的关键科学问题
1.5 科学研究方案
1.6 论文章节安排
第二章 数值模式中温带急流低频变化的动力机制
2.1 引言
2.2 模式介绍及试验设计
2.2.1 准地转模式简介
2.2.2 敏感性试验设计
2.3 平衡态的分析
2.4 温带急流低频变化的斜压机制
2.4.1 温带急流变率随摩擦强度的改变
2.4.2 维持温带急流低频变化的斜压正反馈机制
2.4.3 地表摩擦强度与温带急流低频变化的时间尺度
2.5 本章小结和讨论
2.5.1 本章小结
2.5.2 讨论
第三章 再分析资料中温带急流低频变化的斜压机制：高低频波的不同作用
3.1 引言
3.2 资料和诊断方法
3.2.1 数据分析
3.2.2 诊断涡动引起的平均经向环流
3.3 维持南半球温带急流低频变化的斜压机制
3.4 高低频波动在温带急流低频变化中的不同作用
3.4.1 直接的涡动热力作用和间接的涡动引起的平均经向环流
3.4.2 涡动引起的平均经向环流：动量通量和热量通量的不同作用
3.5 其它因子的讨论
3.6 本章小结及讨论
3.6.1 本章小结
3.6.2 讨论
3.7 附录A：时空交叉谱分析
3.8 附录B：准地转ω方程的诊断
第四章 气候变化背景下温带急流变化的动力机制：高低层斜压性的不同作用
4.1 引言
4.2 试验设计及诊断方法
4.2.1 β平面多层准地转(QG)模式
4.2.2 试验设计
4.2.3 有限振幅波作用密度诊断FAWA
4.3 平衡态响应
4.4 瞬态响应
4.4.1 地表西风的变化：波动耗散理论FDT的应用
4.4.2 涡动动量强迫的移动原因：FAWA和E-P通量诊断
4.5 高层斜压性移动影响温带急流位置的物理机制
4.6 低层斜压性移动影响温带急流位置的物理机制
4.7 高低层斜压性同时移动对温带急流位置的影响
4.8 本章小结和讨论
4.8.1 本章小结
4.8.2 讨论
4.9 附录A：波破碎的侦查方法
4.10 附录B：E-P通量
第五章 气候变化影响温带急流低频变率的动力机制：准地转模式的分析
5.1 引言
5.2 模式试验介绍及诊断方法
5.2.1 模式介绍和试验设计
5.2.2 诊断方法
5.3 温带急流位置与温带急流低频变化时间尺度的线性关系
5.4 背景态斜压性垂直结构南北对称时温带急流的低频变化
5.4.1 背景态结构
5.4.2 温带急流低频变化的维持
5.4.3 高层Rossby波动的经向传播
5.4.4 低层斜压波的活动
5.5 高低层斜压性非对称结构对温带急流低频变化的影响
5.5.1 背景态结构
5.5.2 温带急流低频变化的维持
5.6 温带急流低频变化正负位相的非对称性分析
5.7 本章小结及讨论
5.7.1 本章小结
5.7.2 讨论
第六章 GFDLCM2.1模式中全球变暖影响温带急流低频变率的机制分析
6.1 引言
6.2 资料和方法
6.2.1 模式及再分析资料数据介绍
6.2.2 诊断方法
6.3 再分析资料和GFDLCM2.1模式模拟结果的对比
6.3.1 时间平均态
6.3.2 温带急流的低频变化
6.4 全球变暖背景下大气平均态的响应
6.5 全球变暖背景下温带急流低频变化的响应
6.5.1 正反馈强度的减弱：斜压过程的分析
6.6 本章小结及讨论
6.6.1 小结
6.6.2 讨论
第七章 全文总结与讨论
7.1 全文总结
7.2 论文的创新点
7.3 需要进一步解决的问题
参考文献
致谢
科研成果
本文编号：3739160
【文章页数】：155 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
第一章 绪论
1.1 温带急流的观测特征
1.1.1 温带急流的气候态分布
1.1.2 温带急流低频变化(环状模)的特征
1.1.3 气候变化背景下温带急流变化的特征
1.1.4 气候变化背景下温带急流低频变化的特征
1.2 论研究回顾和国内外研究现状
1.2.1 温带急流的形成机制
1.2.2 温带急流低频变化的研究现状
1.2.3 气候变化背景下温带急流变化的研究现状
1.2.4 气候变化影响温带急流低频变化的研究现状
1.3 有待解决的科学问题
1.3.1 温带急流低频变化的斜压机制
1.3.2 气候变化背景下温带急流的变化：高低层斜压性的不同影响
1.3.3 气候变化影响温带急流低频变化的动力解释
1.4 本论文拟解决的关键科学问题
1.5 科学研究方案
1.6 论文章节安排
第二章 数值模式中温带急流低频变化的动力机制
2.1 引言
2.2 模式介绍及试验设计
2.2.1 准地转模式简介
2.2.2 敏感性试验设计
2.3 平衡态的分析
2.4 温带急流低频变化的斜压机制
2.4.1 温带急流变率随摩擦强度的改变
2.4.2 维持温带急流低频变化的斜压正反馈机制
2.4.3 地表摩擦强度与温带急流低频变化的时间尺度
2.5 本章小结和讨论
2.5.1 本章小结
2.5.2 讨论
第三章 再分析资料中温带急流低频变化的斜压机制：高低频波的不同作用
3.1 引言
3.2 资料和诊断方法
3.2.1 数据分析
3.2.2 诊断涡动引起的平均经向环流
3.3 维持南半球温带急流低频变化的斜压机制
3.4 高低频波动在温带急流低频变化中的不同作用
3.4.1 直接的涡动热力作用和间接的涡动引起的平均经向环流
3.4.2 涡动引起的平均经向环流：动量通量和热量通量的不同作用
3.5 其它因子的讨论
3.6 本章小结及讨论
3.6.1 本章小结
3.6.2 讨论
3.7 附录A：时空交叉谱分析
3.8 附录B：准地转ω方程的诊断
第四章 气候变化背景下温带急流变化的动力机制：高低层斜压性的不同作用
4.1 引言
4.2 试验设计及诊断方法
4.2.1 β平面多层准地转(QG)模式
4.2.2 试验设计
4.2.3 有限振幅波作用密度诊断FAWA
4.3 平衡态响应
4.4 瞬态响应
4.4.1 地表西风的变化：波动耗散理论FDT的应用
4.4.2 涡动动量强迫的移动原因：FAWA和E-P通量诊断
4.5 高层斜压性移动影响温带急流位置的物理机制
4.6 低层斜压性移动影响温带急流位置的物理机制
4.7 高低层斜压性同时移动对温带急流位置的影响
4.8 本章小结和讨论
4.8.1 本章小结
4.8.2 讨论
4.9 附录A：波破碎的侦查方法
4.10 附录B：E-P通量
第五章 气候变化影响温带急流低频变率的动力机制：准地转模式的分析
5.1 引言
5.2 模式试验介绍及诊断方法
5.2.1 模式介绍和试验设计
5.2.2 诊断方法
5.3 温带急流位置与温带急流低频变化时间尺度的线性关系
5.4 背景态斜压性垂直结构南北对称时温带急流的低频变化
5.4.1 背景态结构
5.4.2 温带急流低频变化的维持
5.4.3 高层Rossby波动的经向传播
5.4.4 低层斜压波的活动
5.5 高低层斜压性非对称结构对温带急流低频变化的影响
5.5.1 背景态结构
5.5.2 温带急流低频变化的维持
5.6 温带急流低频变化正负位相的非对称性分析
5.7 本章小结及讨论
5.7.1 本章小结
5.7.2 讨论
第六章 GFDLCM2.1模式中全球变暖影响温带急流低频变率的机制分析
6.1 引言
6.2 资料和方法
6.2.1 模式及再分析资料数据介绍
6.2.2 诊断方法
6.3 再分析资料和GFDLCM2.1模式模拟结果的对比
6.3.1 时间平均态
6.3.2 温带急流的低频变化
6.4 全球变暖背景下大气平均态的响应
6.5 全球变暖背景下温带急流低频变化的响应
6.5.1 正反馈强度的减弱：斜压过程的分析
6.6 本章小结及讨论
6.6.1 小结
6.6.2 讨论
第七章 全文总结与讨论
7.1 全文总结
7.2 论文的创新点
7.3 需要进一步解决的问题
参考文献
致谢
科研成果
本文编号：3739160
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