熱帶太平洋！#$期間的海氣相互作用分析！

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1、第!"卷第#期$%%"年#月*!.!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!熱帶太平洋!"#$期間的海氣相互作用分析!———大氣環(huán)流無(wú)旋和無(wú)輻散分量的年際變化于衛(wèi)東!巢紀(jì)平!，"!#國(guó)家海洋局第一海洋研究所，海洋環(huán)境科學(xué)和數(shù)值模擬國(guó)家海洋局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青島"$$%$!；"#國(guó)家海洋局海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心，北京!%%%&!摘要利用?+/@A?+BC再分析資料，將風(fēng)場(chǎng)分解為無(wú)輻散分量和無(wú)旋分量?jī)刹糠?，通過(guò)求解球面@:2DD:>方

2、程得到大氣的擾動(dòng)流函數(shù)和擾動(dòng)速度勢(shì)#利用&-%，"%%E@1擾動(dòng)流函數(shù)和速度勢(shì)分別與?2F:(’指數(shù)做相關(guān)分析，研究了G13HI;環(huán)流、J153I6環(huán)流水平分量的變化和上升A下沉分支的相應(yīng)位置變化，從而得到了/?KL期間大氣環(huán)流變化的完整圖像#關(guān)鍵詞!"#$%&’()*環(huán)流+&,’)-環(huán)流流函數(shù)和速度勢(shì)/3?2F:是發(fā)生在熱帶太平洋的年際變化現(xiàn)象，OI;;I3環(huán)流以及中緯度西風(fēng)急流給出了一個(gè)較為全南方濤動(dòng)（D:7MEI;>:D=2331M2:>）是熱帶大氣的年際變化面地描述#雖然無(wú)輻散分量并不直接對(duì)應(yīng)著大

3、氣對(duì)現(xiàn)象，,NI;H2>ID［!，"］最早將兩者通過(guò)大尺度海氣相互海洋加熱的響應(yīng)，但是它是/?KL循環(huán)中大氣環(huán)流作用聯(lián)系起來(lái)，從而形成了/?KL的概念#自此之調(diào)整的重要組成部分，而且在大氣對(duì)海洋的反饋過(guò)后，大氣和海洋科學(xué)家圍繞/?KL的觀測(cè)、資料分程中通過(guò)/H01>抽吸起到重要作用，因此本文針對(duì)析、理論和數(shù)值模擬作了大量的工作［’］，對(duì)/?KL太平洋區(qū)域大氣運(yùn)動(dòng)有旋和有輻散分量（以流函數(shù)建立了比較清晰地概念性框架，并成為"%世紀(jì)&%和速度勢(shì)表征）在/?KL期間的變化以及和?2F:(’區(qū)年代以來(lái)海洋科學(xué)取得

4、的最重大成果之一#海溫異常的關(guān)系給出一個(gè)全面地描述，從而給出了G13HI;環(huán)流和J153I6環(huán)流變化是/?KL循環(huán)中/?KL循環(huán)中大氣環(huán)流變化的清晰、全面的圖像#海氣相互作用的重要組成部分，目前對(duì)于它們已有［)］.資料及其處理充分的定性認(rèn)識(shí)，但是從資料中揭示/?KL循環(huán)中G13HI;環(huán)流和J153I6環(huán)流變異過(guò)程的工作仍然不本文所使用的資料包括?+BCA?+/@再分析大氣足，而且以前的海氣相互作用資料分析多關(guān)注大氣資料［.］中的&-%和"%%E@1高度上的月平均風(fēng)場(chǎng)和太緯向風(fēng)分量的變化［-］平洋?2>:(

5、’區(qū)月平均海表溫度（KKP），首先根據(jù)原始#由于G13HI;環(huán)流和J153I6環(huán)流在本質(zhì)上是熱力驅(qū)動(dòng)環(huán)流，與大氣的輻合(輻散密資料計(jì)算風(fēng)場(chǎng)和KKP的氣候平均值，然后將逐月資料切聯(lián)系，因此有必要將大氣運(yùn)動(dòng)分解成無(wú)輻散（或減去對(duì)應(yīng)月份的氣候平均值得到月距平資料#有旋）和有輻散（或無(wú)旋）兩部分來(lái)研究#最近./.風(fēng)場(chǎng)資料分解的原理［$］采用有輻散大氣運(yùn)動(dòng)分量對(duì)與/?KL相關(guān)的G1><根據(jù)JI30E:3MQ定理［&］，速度場(chǎng)!可以分解為大氣環(huán)流分量，包括G13HI;環(huán)流、J153I6環(huán)流、"%%’(!!(!&收稿，

6、"%%)(%"(!*收修改稿"國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目（批準(zhǔn)號(hào)：)%"’!%!"）、科技部重點(diǎn)基礎(chǔ)研究前期研究專(zhuān)項(xiàng)（批準(zhǔn)號(hào)："%%!++,%%-%%）和科技部國(guó)際科技合作重點(diǎn)項(xiàng)目（批準(zhǔn)號(hào)："%%"+,.!)%%!）資助/(0123：4567892:#:;<#=>第!"卷第#期$%%"年#月:!;無(wú)輻散分量!和無(wú)旋分量!兩部分，即錄+另外值得注意的是，如果解上述L3-&&36方程時(shí)!"簡(jiǎn)單地取零邊界條件，將會(huì)得到一個(gè)錯(cuò)誤的解，這!!!!"!"，（!）是因?yàn)闄E圓型方程對(duì)邊值具有很強(qiáng)的敏感性，邊界!!誤差會(huì)入侵

7、到整個(gè)區(qū)域+對(duì)于球面L3-&&36方程求解其中·!@<，A!@<#!"算法本文采用經(jīng)典的,-&./$01!）算法軟件包+對(duì)于二維速度場(chǎng)無(wú)輻散分量可以用流函數(shù)表!達(dá)，即#結(jié)果與分析!!!!"$!，（B）#"!大氣環(huán)流和))*的相關(guān)分析圖版"（"）是;F<，B<<.L$高度上大氣擾動(dòng)流函在C$5)(&-$6坐標(biāo)系下的表達(dá)式為數(shù)和I-O3PD指數(shù)（定義為I-O3D區(qū)QQR的歸一化距平）的相關(guān)系數(shù)+可以看出，太平洋區(qū)域的低空大%!&#!，(!#!，（D）!#’!#)氣在距平意義上被一對(duì)氣旋式環(huán)流（應(yīng)當(dāng)注意，由于科

8、氏參數(shù)在南北半球反號(hào)，所以南半球的反氣旋類(lèi)似的，無(wú)旋部分可以用速度勢(shì)"表達(dá)，即流函數(shù)，在動(dòng)力學(xué)效應(yīng)上它相當(dāng)于北半球的氣旋性!環(huán)流使海洋溫躍層產(chǎn)生抬升，因此本文稱(chēng)其為氣旋!"!"，（E）式結(jié)構(gòu)）所控制，它們分別位于赤道南北兩側(cè)+類(lèi)在C$5)(&-$6坐標(biāo)系下的表達(dá)式為似的，太平洋區(qū)域的高空大氣在距平意義上被一對(duì)反氣旋式環(huán)流所控制+在;F<.L$高度上，北半球的%!#"，(!#"，（F）最大相關(guān)系數(shù)超過(guò)<+E，南半球的最大相關(guān)系數(shù)