大气浮力频率的时空分布和影响因子

发布时间：2020-04-08 02:44

【摘要】：本文研究了浮力频率(N)的时空变化、影响因子、及对水汽和降水的影响。在用NCEP/NCAR再分析资料揭示浮力频率的时空变化特征时,以具体年份、月份及日期的时间片段为例,旨在获得最能反映出浮力频率在日内、日际、和月际尺度上的空间分布的图像。发现N~2在较为“瞬时”的尺度上会有一些取负值的区域;随着时间尺度的加大,N~2趋于取空间变化幅度较小的正值。相应于这些时间尺度,浮力频率在热带平流层和对流层的冬半球极地地区都有高值中心存在,其水平分布与纬度和高度、海洋和陆地、山脉和地形分布等有关。通过变换和推导,本文将浮力频率表达为温度及上下层温度差的函数,研究了这两个量在浮力频率变化中的相对重要性。这可以由三者之间标准化的线性回归方程中的系数所体现。结果表明,针对不同时空变化的采样样本,相对重要性分析的结果是有差异的。对于年际变化的样本,浮力频率的变化在低层由温度差主导,在高层的高纬度地区受二者的共同影响。相较于年际变化,在浮力频率的季节变化中,温度和温度差的影响有明显的变化。在对流层中低层,这种变化主要出现在山脉和高原等地区;在高层,其变化主要在高纬度地区。对空间变化的样本,温度的影响直到平流层才有明显增强。浮力频率对当地及其他地区的天气气候可能有遥相关的影响。分析显示,浮力频率对大气中的水汽含量有更为直接的作用。对于降水,浮力频率通过水汽含量所造成的影响只是其影响因子之一;降水的变化还与其他影响因子有关。
【图文】：

气块,周边环境

图 1 气块与周边环境Fig.1 The air parcel and surrounding environment.率（N）推导时，通常所采用的是小扰动法。在静力后，最初的平衡态被破坏，重力与浮力不平衡，因而本的高度位移一小段距离 z ，到达了新的位置，由此块的密度与气压实际上都发生了改变，既不是初始状。在此假设气压能够立即适应环境，并且气块温度是 T0为初始状态的密度和温度，气块气压 p0即为环gzpdtdzdtdw 0221 式 p gz进行变换，将高度、压力的变化替换为气

水平分布,单位,负值,浮力频率

第三章浮力频率的分布稳定度 N2的水平分布，图中黄色区域代表着此地的 N2为负值，处于静力不稳定的状态，而深蓝色则意味着该处 N2为较高的正值，层结稳定性很强。可以看出，黄色负值区域存在明显的日变化。因为 N2可以看作是平均温度与温度差的函数，所以某一格点的静力稳定度在一天之中发生较大的变化是有可能的，特别是黄色负值区和浅蓝色正值区的交替出现，代表着此处的层结在不稳定和稳定间反复变化。在这四个时次中，陆地上空的负值区出现并不连贯，0 时陆地上几乎看不到黄色的区域，而在 6 时，N2的负值区域出现在澳大利亚上空；12 时位于非洲中部的部分地区和澳洲西端；18 时负值区域大约出现在南美洲的东侧和南端。但在北极的海洋上以及北太平洋近陆地处有比较固定的静力稳定度负值区，同时高值的浮力频率分布在西伯利亚地区，属于冬半球的高纬度区域。
【学位授予单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：P426

【相似文献】