北半球冬季准定常行星波传播的年代际变化.pdf

大宅科学学报■2021年第44卷第1期：50-60htt p://j 北极涛动的年代际变化及其气候影响王林”，龚海楠，兰晓青中国科学院大气物理研究所季风系统研究中心，北京100029*联系人,E-mail:wanglin@2020-10-30收稿,2020-11-23接受国家自然科学基金资助项目(41925020；41721004；42075033)摘要北极涛动(Arctic Oscillation,AO)是北半球热带外地区大气环流变率的主导模态，对北半球以及区域尺度气温变化具有重要影响+AO可在没有外强迫条件下通过波流相互作用形成，因此它被认为是全球气候系统内部变率的重要组成部分+研究年代际尺度上AO的变化及其气候影响，可加深对当前北半球气候变化规律的物理理解，也可为预估未来年代际尺度上气候变化及其不确定性提供科学依据+本文从AO影响东亚冬季风年代际变化的物理机制、AO对北半球冬季气温长期趋势的贡献、AO年代际影响的不确定性三个方面出发，简要回顾和总结了近年来有关年代际尺度上冬季AO时空变化及其对北半球气候影响的研究成果，并初步展望一些值得继续深入研究的问题+关键词北极涛动；行星波；年代际变化；内部变率；气候变化北极涛动(Arctic Oscillation，AO)也称为北半球环状模，最早由Thompson and W/lace(1998)提出，通常定义为200N以北海平面气压场的经验正交函数分解(EOF)第一主模态(图1/)+AO可以在没有外强迫条件下通过大气内部的波动-基本气流相互作用生成(Limpasuvan and Hartmann，2000)，因此它可以被看作是气候系统的内部变率+AO的空间分布在北极地区和中纬度地区呈现“跷跷板”结构，即北极地区气压变化和中纬度地区的气压变化呈现显著的反位相变化特征，并且可以由对流层—直向上延伸至平流层(Baldwin and Dunkerton，1999)+因此，AO的不同位相实则对应了北半球大气质量的再分配，这种再分配过程可以改变气压场的经向梯度，造成中纬度的纬向西风异常，从而显著地影响北半球气候(Thompson and W/lace，2001)，这种变化的时间尺度可以从季节内一直到年际乃至年代际+以年际变化尺度为例，当北半球冬季AO 处于正位相时，北极地区的海平面气压降低，而中纬度地区的海平面气压升高，对应绕极西风加速，极涡偏强(图1/)，冷空气不易南下，进而导致中纬度大范围地区气温总体偏高(图1b)；当AO处于负位相时环流异常与上述情况大致相反，北半球中纬度地区气温总体偏低+早期的研究发现，AO对东亚地区冬季的年际气候异常也有重要影响(武炳义和黄荣辉，1999)，当AO处于正位相时会伴随东亚冬季风强度的减弱，使得东亚大部地区气温偏高(Gong et/.，2001)o AO影响东亚冬季风的机制一度存在争议，主要焦点在于AO的影响是否通过西伯利亚高压来实现(Gong et al.，2001；Wu and Wang，2002)o后来的研究表明，AO对东亚冬季风的影响主要是通过大气准定常行星波来实现的(Chen et al.，2005；Wang et al.，2009):AO的不同位相对应极夜急流的不同状态，这会改变大气准定常行星波的传播和振幅，进而通过波流相互作用改变副热带急流强度，以及通过行星波振幅变化改变西伯利亚高压强度，这两者共同作用，从而引起东亚冬季风强度在年际尺度上的变化+AO的位相和强度在年代际时间尺度上有显著变化(图1c)，这种变化与东亚冬季风的年代际变化具有很高的一致性(Wang and Lu，2017)。

第43卷第1期2019年1月大气科学Chinese Journal of Atmospheric SciencesV ol. 43 No. 1Jan. 2019修军艺, 温敏, 王遵娅, 等. 2019. 全球变化背景下北半球冬季MJO传播的年代际变化 [J]. 大气科学, 43 (1): 155-170. Xiu Junyi, Wen Min, Wang Zunya, et al. 2019. Interdecadal variation of the MJO propagation during the boreal winter in the context of global climate change [J]. Chinese Journal of Atmospheric Sciences (in Chinese), 43 (1): 155-170, doi:10.3878/j.issn.1006-9895.1804.17278.全球变化背景下北半球冬季MJO传播的年代际变化修军艺1温敏1, 2王遵娅3张人禾1, 41中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室，北京1000812南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心，南京2100443国家气候中心，北京1000814复旦大学大气科学学院，上海200433摘 要利用1979～2013年实时多要素MJO（Madden-Julian Oscillation）监测（RMM）指数，美国NOAA逐日长波辐射资料和NCEP/NCAR再分析资料等，分析了全球变化背景下北半球冬季MJO传播的年代际变化特征。

从全球平均气温快速增暖期（1985～1997）到变暖趋缓期（2000～2012），MJO 2～4位相频次减少，5～7位相频次增多，即MJO对流活跃区在热带印度洋地区停留时间缩短、传播速度加快，而在热带西太平洋停留时间加长、传播明显减缓。

进一步分析发现，以上MJO的年代际变化特征与全球变化年代际波动有关。

球面E-P通量的计算及其应用施春华;徐婷;蔡娟;刘仁强;郭栋【摘要】讨论了行星波作用通量Eliassen-Palm flux(E-P通量)在球面准地转条件下的表达式,纬圈环状总质量权重的变换形式,及其在绘图分析中的应用与技巧.结合实例,通过对欧洲中心再分析资料Interim的计算绘图,说明不同形式E-P通量在实际分析时的差异及特点.【期刊名称】《大气科学学报》【年(卷),期】2015(038)002【总页数】6页(P267-272)【关键词】E-P通量;行星波;波—流相互作用【作者】施春华;徐婷;蔡娟;刘仁强;郭栋【作者单位】气象灾害教育部重点实验室(南京信息工程大学),江苏南京210044;南京信息工程大学大气科学学院,江苏南京210044;气象灾害教育部重点实验室(南京信息工程大学),江苏南京210044;南京信息工程大学大气科学学院,江苏南京210044;气象灾害教育部重点实验室(南京信息工程大学),江苏南京210044;南京信息工程大学大气科学学院,江苏南京210044;气象灾害教育部重点实验室(南京信息工程大学),江苏南京210044;南京信息工程大学大气科学学院,江苏南京210044;气象灾害教育部重点实验室(南京信息工程大学),江苏南京210044;南京信息工程大学大气科学学院,江苏南京210044【正文语种】中文【中图分类】P403Eliassen and Palm(1961)、Charney and Drazin(1961)研究了行星波的传播,前者将准地转近似下行星波的角动量输送和热量输送,作为两个分量组成的矢量,后被Andrews and McIntyre(1976,1978)、Andrews et al.(1987)推广,把瞬变波的热量通量作为热源项引入热力学方程,动量通量引入动量方程,通过连续方程使得动量方程出现了热量通量强迫效应,由此进一步阐述了剩余环流(欧拉环流扣除涡动热量通量引起的绝热准地转经向环流后的部分)和变形欧拉平均TEM(transformed Eulerian-mean,TEM)方程组,E-P(Eliassen-Palm,E-P)通量作为一个因子出现在纬向平均流的加减速诊断方程中(徐祥德和高守亭,2002)。

冬季北极涛动与行星波活动的关系熊光明;陈权亮;蒋玥;罗娟【摘要】In order to furtherly understand the relationship between the AO and planetary waves, by using the NCEP/ NCAR reanalysis data and with the help of some methods such as Harmonic Analysis and Correlation Analysis, Planetary Wave Activity in abnormal AO has been discussed. The Results are below: During the year of large (small) AO index, the mean field of zonal wind was reduced (increased) significantly in the middle latitude and increased (reduced) obviously in the middle and high latitude; The Amplitude of the wavenumber 1 was increased (reduced) obviously in the middle troposphere at low latitude and in stratosphere at mid-latitude. It reduced (increased) remarkably in high latitude at Stratosphere. The Amplitude of the wavenumber 2 was reduced (increased) obviously in troposphere at mid-latitude. It increases (reduces) in Stratosphere at high latitude. The E-P flux shows that during the year of large(small) AO index the spread of the wavenumber 1 was significantly enhanced (receded) from the ground to upward space in the middle and high latitude. The waveguide was increased (reduced) obviously in low latitude and reduced (increased) obviously in polar region; The spread of the wavenumber 2 was significantly receded (enhanced) from the ground to upward space in the middle and high latitude. There is no significant variation about the waveguide in low latitude, either in the polar region.%为了进一步认识北极涛动与行星波之间的关系,利用NCEP/NCAR再分析资料并借助谐波分析、相关分析等方法讨论了北极涛动异常下行星波的活动情况.结果表明:在北极涛动指数强(弱)值年,纬向平均风场在中纬度明显减小(增大),在中高纬度明显增大(减小);行星波1波振幅在低纬度对流层中层和中纬度平流层明显增大(减小),在高纬度平流层明显减小(增大);2波振幅在中纬度对流层明显减小(增大),在高纬度平流层有所增大(减小).E-P通量反映出在北极涛动强(弱)值年,行星波1波在中高纬度从地面向上传播显著增强(减弱),低纬度波导显著增强(减弱),极地波导显著减弱(增强);2波在中高纬度从地面向上传播显著减弱(增强),低纬度波导和极地波导变化不明显.【期刊名称】《成都信息工程学院学报》【年(卷),期】2012(027)003【总页数】6页(P273-278)【关键词】气象学;气候变化;北极涛动;行星波;E-P通量【作者】熊光明;陈权亮;蒋玥;罗娟【作者单位】成都信息工程学院大气科学学院,高原大气与环境四川省重点实验室,四川成都610225;成都信息工程学院大气科学学院,高原大气与环境四川省重点实验室,四川成都610225;中科院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室,北京100029;成都信息工程学院大气科学学院,高原大气与环境四川省重点实验室,四川成都610225;成都信息工程学院大气科学学院,高原大气与环境四川省重点实验室,四川成都610225【正文语种】中文【中图分类】P4610 引言北极涛动(Arctic Oscillation,AO)是北半球冬季热带外行星尺度大气环流的重要模态之一,反映了北半球海平面气压场在极地和中高纬度地区之间存在反相的“跷跷板”的振荡空间分布形式,这种振荡由近地面一直延伸到平流层下层[1]。

冬季海温异常影响北太平洋东部型风暴轴的数值试验马小娇;朱伟军;曾鼎文;孙思远【摘要】最强中心出现在160°W以东地区的北太平洋风暴轴定义为东部型风暴轴,针对这种短期气候异常现象,利用大气环流模式CAM 3.0对其可能的外部强迫机制进行探究,主要关注赤道中东部和黑潮海区正、负海温异常的影响.结果表明:赤道海区负海温异常对风暴轴东部型的出现有重要意义,当该海区海温为负(正)异常且黑潮海区海温正(负)异常时,风暴轴表现为东(西)部型.风暴轴在中、东太平洋地区低层斜压性的增强,是太平洋风暴轴中、东端天气尺度涡动活动增强的主要原因.当出现东部型时,北太平洋东部区域急流强度增强,涡动斜压增长偏强,涡动的热量和动量输送加强,风暴轴和急流的反馈也加强;反之亦然.冬季赤道海区引起的大气响应范围较广,而黑潮海区的影响较为局地,尤其是黑潮海区的负异常主要影响风暴轴入口区域,表现为关于海温异常强迫的符号非对称性.【期刊名称】《大气科学学报》【年(卷),期】2015(038)003【总页数】11页(P396-406)【关键词】北太平洋东部型风暴轴;海表温度异常;数值试验【作者】马小娇;朱伟军;曾鼎文;孙思远【作者单位】南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室,江苏南京210044;南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室,江苏南京210044;南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室,江苏南京210044;南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室,江苏南京210044【正文语种】中文【中图分类】P447风暴轴既是指天气尺度瞬变波最强烈的区域,又代表天气尺度瞬变波本身。

自Blackmon(1976)、Blackmon et al.(1977)利用滤波资料发现风暴轴以来,风暴轴的研究已逐渐成为三维瞬变波动力学研究的一个重要分支。

冬季北半球天气尺度的瞬变涡动活动被组织成两大风暴轴,分别位于中纬度的两大海洋上。

瞬变波动促进了热量、动量和位涡的再分布,对大气的温度分布及其他大气环流基本特征的维持具有重要的意义。

1 参考文献在文中引用格式参考文献列表中的每条文献在正文中都要被引用。

正文引用时，文献的标注内容由著者姓名（中文文献）或姓氏（英文文献）与出版年构成，并置于"（）"内, 格式为（李志强，2000）。

集体著者著述的文献可标注机关团体名称。

倘若正文中已提及著者姓名，则在其后的"（）"内只需著录出版年，格式为"李志强（2000）研究指出……"。

在正文中引用多著者文献时，对英文文献只需标注第一著者的姓氏，其后附"et al.", 格式为(Smith et al., 2001); 对中文文献应标注第一著者的姓名，其后附"等"字, 格式为（李志强等，2000）；对于只标注第一著者姓氏使英文文献无法识别的情况，引用时还需加上第一著者的名。

同一著者不同年份的文章在正文中的引用格式为（李志强，2000，2001）；同一著者同年份的多篇文章在正文中的引用格式为（李志强，2000a，2000b）。

同一处引用的多篇文献应按出版年的先后排序。

2 参考文献列表的排列规则和著录格式所有文献按著者姓氏的英文字母顺序排列；所有中文文献需中英文对照，相对照的英文文献跟在中文后，不用另起一行，空一格即可；同一著者不同年份的文章按出版年的先后顺序排列；同一著者同一年份的多篇文章在正文中引用时和在参考文献列表中都要在年份后加“a，b，c…”，以示区别；著者姓氏的英文字母相同的参考文献，中文文献在前，英文文献在后。

本刊参考文献的著录格式（采用“著者－出版年制”）如下：期刊：著者（多位作者需保留前三位姓名）. 出版年. 文章题目[标志代码]. 期刊名称，卷号（期号，全卷页码连续的可省略）: 起止页码.著作：著者（多位作者需保留前三位姓名）. 出版年. 文章题目[标志代码]// 编者姓名. 书名. 出版地点：出版社名称，页码(总页码或引用页码).3 著者－出版年制文后参考文献表著录格式示例（1）期刊中析出的文献黄荣辉, 陈际龙, 周连童, 等. 2003. 关于中国重大气候灾害与东亚气候系统之间关系的研究[J]. 大气科学, 27(4): 770–787. Huang Ronghui, Chen Jilong, Zhou Liantong, et al. 2003. Studies on the relationship between thesevere climatic disasters in China and the East Asia climate system[J]. Chinese Journal of Atmospheric Sciences (in Chinese), 27(4): 770–787.Samelson R M, Tziperman E. 2001. Instability of the chaotic ENSO: The growth-phase predictability barrier[J]. J. Atmos. Sci., 58: 3613–3625.（2）普通图书高由禧，徐淑英，郭其蕴，等. 1962. 东亚季风的若干问题[M]. 北京：科学出版社，12–27. Gao Youxi, Xu Shuying, Guo Qiyun, et al. 1962. Some Problems about East Asian Monsoon[M] (in Chinese). Beijing: Science Press, 12–27.李崇银. 1993. 大气低频振荡[M]. 北京：气象出版社, 201pp. Li Chongyin. 1993. Low Frequency Oscillations in the Atmosphere[M] (in Chinese). Beijing: China Meteorological Press, 201pp.中国气象局. 2004–2005. 台风年鉴(2003–2004)[M]. 北京：气象出版社. China Meteorological Administration. 2004–2005. Typhoon Yearbooks (2003–2004)[M] (in Chinese). Beijing: China Meteorological Press.IPCC. 2001. Climate Change 2001: The Scientific Basis[M]. Houghton J T, Ding Y, Griggs D J, et al., Eds. Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA: Cambridge University Press, 881.（3）论文集、会议录叶笃正. 1997. 赵九章纪念文集[C]. 北京：科学出版社. Ye Duzheng. 1997. Collected Works for the Commemoration of Professor Zhao Jiuzhang[C] (in Chinese). Beijing: Science Press.（4）专著中析出的文献陈联寿. 2001. 热带气旋运动研究进展的综述[C]// 陈联寿等. 全国热带气旋科学讨论会论文集. 北京：气象出版社，1–9. Chen Lianshou. 2001. An overview on progress in research on tropical cyclones motion[C]// Chen Lianshou, et al. Proceedings of National Workshop on Tropical Cyclones (in Chinese). Beijing: China Meteorological Press, 1–9.符淙斌. 1991. 海洋过程和气候变化[M]// 叶笃正，曾庆存，郭裕福. 当代气候研究. 北京：气象出版社，212–233. Fu Congbin. 1991. Oceanic process in association with climate change[M]// Ye Duzheng, Zeng Qingcun, Guo Yufu. Current Research in Climate (in Chinese). Beijing: China Meteorological Press, 212–233.张铭，曾庆存. 1983. 台风中螺旋云带数值模拟的初步结果[C]// 台风会议论文集. 上海：上海科学技术出版社，92–100. Zhang Ming, Zeng Qingcun. 1983. Preliminary numerical simulation results of spiral bands in typhoon[C]// Proceedings of Conference on Typhoon (in Chinese). Shanghai: Shanghai Science & Technology Press, 92–100.Christensen J H, Hewitson B, Busuioc A, et al. 2007: Regional climate projections[M]// Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Solomon S, Qin D, Manning M, et al, Eds. Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA: Cambridge University Press.（5）学位论文段晚锁. 2003. 非线性最优化方法在ENSO可预报性研究中的应用[D]. 中国科学院大气物理研究所博士学位论文, 120pp. Duan Wansuo. 2003. Applications of nonlinear optimization method in the studies of ENSO predictability[D]. Ph. D. dissertation (in Chinese), Institute of Atmospheric Physics, Chinese Academy of Sciences, 120pp.杨蕾. 2004. 北半球准定常行星波活动及其变化：资料分析和模拟研究[D]. 中国科学院大气物理研究所硕士学位论文. Yang Lei. 2004. Activity and variability of quasi-stationary planetary waves in the Northern Hemisphere: Data analysis and simulation study[D]. M. S. thesis (in Chinese), Institute of Atmospheric Physics, Chinese Academy of Sciences.（6）科技报告Gannon P T. 1978. Influences of earth surface and cloud properties in the south Florida sea breeze[R]. NOAA Tech. Rep. ERL402-NHELM2. 91.文献类型和电子文献载体标志代码文献类型和标志代码电子文献载体和标志代码。

大地形激发的准静止行星波（定常波）天气学分析假定平直（均匀）西风气流爬越南北向山脉，如果气流没有水平切变（即初始时ζ= 0），大气层结是稳定的，且运动近于干绝热过程，则这种运动可视为垂直位涡守恒（如图1）即：图1 西风气流过山形成的背风槽（a ）纬向剖面（b ）水平面气流爬越山脉时，迎风坡有地形强迫产生的上升运动，气柱厚度h 减小，则相对涡度ζ应随之减小。

因为初始时相对涡度ζ=0，这时应有ζ< 0，因此气流便产生反气旋式曲率，则空气将转向南运动；下山时，气柱厚度h 增大，相对涡度也增大，即上山时具有的反气旋式曲率减小。

若山脉是对称的，则上山过程的作图2 西风气流过山形成的背风槽示意图用被下山的相反作用所抵消，则在背风坡山脚，ζ恢复为零。

但是因为气流过山的全过程是反气旋路径，因此到达山脚时，气流已位于初始纬度0ϕ之南（即位于1ϕ维度），ƒ比初始时小，所以ζ必须比原来大（即下山时ζ增加的幅度大于上山时ζ减小的幅度），则在山脚变为正涡度，气流轨迹应为气旋式弯曲，即向北运动。

当气流返回到初始纬度0ϕ时，ζ应该回复到初始状态，即ζ=0.但是由于惯性作用（此时h=const ．，则位涡守恒→绝对涡度守恒），气流将继续向北运动→ƒ增大→ζ减小→反气旋式弯曲，到达一定纬度2ϕ时，气流又转向南运动……（重复上述过程）。

这样，山脉背风坡形成一系列的槽脊，但是由于摩擦作用，只有第一个槽在天气图上最清楚，称为背风槽或地形槽（见图2）。

由于是气流爬越山脉时为保持位涡守恒而形成的槽，故又称为地形Rossby （罗斯贝）波。

动力学理论数学推导据图3分析：假定平直西风爬越南北向山脉，气流无水平切变（即初始时ζ= 0），大气层结稳定，运动近似于无摩擦、干绝热过程。

过山前（0x <），有一均匀西风u ，气层厚度为H ，相对涡度00ζ=； 过迎风坡山脚（=0x ）后（0x >），由于存在山脉，设山脉高度为s h ，则气层厚度为s H h -，相对涡度00ζ≠。

第30卷第5期2006年9月大　气　科　学Chinese Journal of Atmospheric Sciences Vol 130　No 15Sept.2006收稿日期　20060429,20060606收修定稿资助项目　国家自然科学基金资助项目40375021、40575026,国家重点基础研究发展规划项目2004CB418303作者简介　陈文,男,1966年出生,研究员、博士生导师,主要从事行星波动力学与季风动力学研究。

E 2mail :chenw @北极涛动与东亚冬季气候在年际尺度上的联系:准定常行星波的作用陈　文　康丽华中国科学院大气物理研究所,北京　100080摘　要　利用NCEP/NCAR 再分析资料和我国160站月平均气温资料,首先采用线性回归的方法分析了从1958至1998年40个冬季北极涛动(AO )与东亚气候异常的关系。

结果表明,当AO 处于正位相时,东亚地区200hPa 的急流明显北跳,东亚大槽显著减弱,而在中国的华北、东北到西伯利亚出现大范围的地表南风异常,使得低空从西伯利亚到我国的东北、华北以及韩国、日本有显著的暖异常;而当AO 处于负位相时,则往往出现相反的情形。

进一步的相关和合成分析发现,准定常行星波活动可以在AO 与东亚气候之间起到桥梁作用。

AO 可以通过影响中高纬平流层下层的西风强弱,进而影响到准定常行星波的垂直传播,使得对流层下层中高纬地区的行星波振幅发生变化,从而导致低层的西伯利亚高压和阿留申低压同时减弱或增强,最终导致东亚地区异常偏暖或偏冷;其中低层中高纬地区纬向波数2的扰动对西伯利亚高压和阿留申低压的变化起了最主要的作用。

作者提出的AO 通过影响准定常行星波的活动而导致东亚气候异常的机理,不但强调了西伯利亚高压的贡献,而且特别从波动的意义上强调了阿留申低压的重要性。

文中还讨论了值得进一步研究的有关问题。

关键词　北极涛动　东亚气候　准定常行星波　年际变化文章编号　10069895(2006)05086308 中图分类号　P433 文献标识码　ALinkage Bet w een the Arctic Oscillation and Winter Climate over E ast Asiaon the Interannual Timescale :Roles of Q uasi 2Stationary Planetary W avesC H EN Wen and KAN G Li 2HuaI nstit ute of A t mos p heric Physics ,Chinese A cadem y of S ciences ,Bei j ing 100080Abstract By using the NCEP/NCAR reanalysis data and the monthly temperature data from 160China stations ,the rela 2tionship between the Arctic Oscillation and the climate anomalies over East Asia in the wintertime is firstly studied from 1958to 1998with linear regression.It is found that ,in the winter of positive AO phase ,the East Asian westerly jet stream at 200hPa jumps northward clearly and the East Asian trough becomes weaker.In the meantime ,the surface southerly a 2nomalies appear in the area from Northeast China and North China to Siberia ,leading to a warming condition over there.The opposite situations tend to occur in the winter of negative AO phase.Further correlation and composite analyses reveal that the quasi 2stationary planetary wave activity may play a bridge role in the relationship between the Arctic Oscillation and the climate anomalies over East Asia.First ,the AO influences the strength of westerlies in the lower stratosphere over mid 2high latitudes.Then the vertical propagation of planetary waves is affected ,which leads to the variations in the amplitudes of planetary waves in the lower troposphere over mid 2high latitudes.In particular ,the wavenumber 2pattern of planetary waves contributes dominantly to the variability of the Siberian high and the Aleutian low.In the mechanism of AO ’s influ 2ence on the climate anomalies over East Asia via the planetary wave activity ,the authors emphasize not only the contributionof the Siberian high,but also the importance of the Aleutian low in the context of wave activity.Several questions related to the above2mentioned mechanism are discussed and worth to be studied further.K ey w ords　Arctic Oscillation,East Asian climate,quasi2stationary planetary wave,interannual variation1　引言北半球中高纬度大气环流年际变率的第一个模态就是北极涛动(Arctic Oscillation,简称AO), Thompson和Wallace[1]通过分析北半球海平面气压场发现在极地和中高纬度之间存在一种反相的“跷跷板”形式的振荡,并且这种振荡从近地面到平流层下层都是存在的,接近正压结构。

动力气象学简史人类生活在地球大气层的底层，人类社会的所有活动无不受其影响。

气象科学（简称气象学）的英文单词meteorology源于希腊文meteoros和logos，意为“上空的”和“推理”。

因此，传统意义上气象学主要是研究大气中各种天气现象发生、发展规律的科学。

气象学经历了一个漫长的发展历史。

从古代的神话迷信到千百年来的感性知识，直到1851年英国格莱舍首先用电报传送的气象观测资料绘制出第一张地面天气图，气象学才开始了近代科学探索的历史。

在18、19世纪，气象学附属于地理学，是作为其一个分支而存在的。

到20世纪初，气象学从地理学分出，逐渐发展成为地球科学中的一个大分支。

20世纪20年代，地面气象观测网的建立，以及30～40年代高空气象观测网的发展，增进了人类对大气的认识，加速了气象科学的发展。

60年代以来，电子计算机、卫星、雷达等的应用，使气象科学呈蓬勃发展之势，研究内涵日渐丰富，外延也不断拓展。

20世纪90年代以后，随着现代科学知识和高新技术在气象学中的大量应用，“气象学”或“气象科学”的概念已逐渐被“大气科学”的概念所取代，其研究内容也大大超出了传统气象学的范畴。

纵观大气科学的发展历史，大体上可划分为四个发展时期：（1）气象经验、知识的积累时期(自人类文明开始至16世纪)：这五、六千年为古代气象知识的积累时期。

其源流主要有两个：一个在亚洲，以中国和印度为主；另一个在地中海东部，即欧亚非三大洲的交汇地带，这里是埃及文化、巴比伦文化和希腊文化的发祥地。

（2）大气科学开始建立的时期 (17世纪～19世纪初)：17～18世纪是科学革命的时代。

随着14～16世纪文艺复兴、资本主义生产方式的出现，以及航海业的兴起，天文学和物理学出现了重大突破。

测量仪器的陆续发明，观测和实验的大量开展，以及在观测和实验基础上进行的理论研究，是大气科学这一时期发展的重要标志。

（3）大气科学主要分支学科的形成时期(19世纪初～20世纪40年代)：在气象仪器发明、观测网建立以及流体动力学理论发展的基础上，大气科学的主要分支学科相继形成，例如天气学、动力气象学和大气物理学等。

北半球冬季准定常行星波传播的年代际变化
陈文
【期刊名称】《自然科学进展》
【年(卷),期】2006(016)004
【摘要】通过利用NCEP-NCAR再分析资料对1958-2004年共46个冬季北半球大气准定常行星波传播的年代际变化进行分析,发现气候态意义下的准定常行星波沿高纬度由对流层向平流层的传播和在对流层内向低纬度的传播之间存在显著的反相振荡关系.进一步的研究还表明,准定常行星波传播的年代际变化与北极涛动有密切的联系;北极涛动的正位相对应于在对流层有异常强的从中高纬度向低纬度对流层顶附近的波动传播,同时通过极地波导向平流层的传播明显减弱.其结果不仅说明大气内部的准定常行星波与纬向平均流相互作用可以产生年代际尺度的变化;而且提供了平流层变化影响对流层大气环流长期变化的一种动力学机制.
【总页数】5页(P485-489)
【作者】陈文
【作者单位】中国科学院大气物理研究所季风系统研究中心,北京,100080
【正文语种】中文
【中图分类】P7
【相关文献】
1.北半球准定常行星波气候平均态的资料分析和数值模拟 [J], 杨蕾;陈文;黄荣辉
2.北半球冬季准定常行星波的三维传播及其年际变化 [J], 陈文;黄荣辉
3.关于北半球准定常行星波年际变化的资料分析和数值模拟 [J], 杨蕾;陈文;黄荣辉
4.大气准定常行星波异常传播及其在平流层影响东亚冬季气候中的作用 [J], 陈文;魏科
5.北半球准定常行星波经向结构及特征尺度分析 [J], 孙诚;张静;宫湛秋;李建平因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

北半球冬季行星波的传播及其输运作用陈文;黄荣辉【期刊名称】《大气科学进展（英文版）》【年(卷),期】2002(019)006【摘要】利用变换欧拉平均方程讨论了行星波动力学.观测和模拟结果都表明,在北半球冬季准定常行星波的经向传播存在两支波导.一支为高纬度波导,另一支则为低纬度波导.这些结果与理论分析相当一致.通过对EP通量进一步的研究表明,平流层爆发性增温是沿高纬度波导传播的异常行星波与平均气流相互作用的结果.而热带风场的准两年周期振荡(QBO)是低纬度平流层下层大气纬向平均流的一个重要年际变化,它可以影响行星波沿低纬度波导的传播;此外,由一个行星波-平均流耦合模式模拟的结果表明,这个热带风场的变化还可以通过波流相互作用调制行星波沿高纬度波导的传播.行星波对臭氧的输运作用在文中也进行了分析.行星波强迫出的剩余平均环流表明,耗散的行星波有强的输运作用;向北的涡动热量输送可以强迫出一个正的输运环流,其在低纬度上升并在高纬度下沉.同时研究还表明,热带风场的QBO 对行星波传播的调制对输运环流也有重要影响,模式结果表明,在QBO的东风位相期间行星波引起的输运作用明显增强,其结果可用于解释平流层高纬度臭氧的年际变化.%Based on the transformed Eulerian-mean equations, the dynamics of planetary waves are discussed.Both observations and simulations indicate that in the Northern Hemisphere winter there are two waveguides for the meridional propagation of quasi-stationary planetary waves. One is the high latitude waveguide, and the other is the low latitude waveguide. These results are in good agreement with theoretical analysis. Moreover,the convergence of EP flux indicates that the stratospheric sudden warming is the result of anomalous planetary wave propagation along the high latitude waveguide and its interaction with mean flows. The tropical quasi-biennial oscillation (QBO) winds, which represent one significant variation of zonal flow in the lower stratosphere at low latitudes, can influence the low latitude waveguide of planetary wave propagation. Our results of the wave-mean flow coupled model show that these tropical winds can also modulate the high latitude waveguide significantly in the case of wave-mean flow interaction.The transport effect of planetary waves on ozone is also analyzed. The residual mean circulation forced by planetary waves indicates that there is strong transport circulation for the dissipative planetary waves.Under the forcing of northward eddy heat transport, a positive transport circulation can result which rises at low latitudes and sinks at high latitudes. At the same time, the modification of planetary wave propagation by the equatorial QBO winds is shown to have an important impact on the transport circulation. The model results indicate that the meridional transport is amplified during the easterly phase of the QBO. This mechanism may explain the interannual variability of ozone in the stratosphere at high latitudes.【总页数】14页(P1113-1126)【作者】陈文;黄荣辉【作者单位】Institute of Atmospheric Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100080;Institute of Atmospheric Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100080【正文语种】中文【中图分类】P4因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。