近十年北半球風(fēng)場的結(jié)構(gòu)特征對大氣環(huán)流的熱量和動(dòng)量影響分析

康瀠文

【摘 要】本文利用NCEP/NCAR風(fēng)場再分析資料對近十年北半球風(fēng)場的結(jié)構(gòu)特征對大氣環(huán)流的熱量和動(dòng)量的影響進(jìn)行了分析，結(jié)果表明由于三圈環(huán)流的存在，將赤道地區(qū)的熱量和動(dòng)量向兩極輸送，使高緯地區(qū)的熱量和動(dòng)量得到補(bǔ)充，進(jìn)而使大氣維持相對穩(wěn)定的狀態(tài)。

【關(guān)鍵詞】近十年；結(jié)構(gòu)特征；大氣環(huán)流

北半球風(fēng)場的結(jié)構(gòu)特征是影響大氣環(huán)流的一個(gè)重要因素，大氣環(huán)流是全球范圍內(nèi)大尺度大氣的基本狀況，它也是天氣現(xiàn)象發(fā)生發(fā)展及移動(dòng)的必要條件。由于大氣環(huán)流的存在，使赤道與兩極之間進(jìn)行著動(dòng)量和熱量的交換，同時(shí)也直接影響著我國的氣候特征和天氣變化。李崇銀等對南海夏季風(fēng)的研究發(fā)現(xiàn)伴隨著大氣環(huán)流的演變，其風(fēng)場具有極其顯著的變化。陶詩言等發(fā)現(xiàn)梅雨期與大氣環(huán)流的季節(jié)變化有著密切聯(lián)系。

一、北半球冬季風(fēng)場的結(jié)構(gòu)特征

（一）北半球冬季風(fēng)場的水平結(jié)構(gòu)特征

圖a、b是近十年北半球冬季風(fēng)場的水平分布圖，其中正值代表西風(fēng)，負(fù)值代表東風(fēng)。從圖中可以看出北半球冬季從低層（850hpa）到高層（200hpa）西風(fēng)明顯加強(qiáng)。在高層（200hpa）可以明顯的看出存在一個(gè)很強(qiáng)的西風(fēng)急流，而且在200hpa圖中可以分析出明顯的東亞大槽和北美大槽，其中東亞大槽大約位于120°E左右，歐洲淺槽較弱。圖中可以看出在槽的下方配合著強(qiáng)西風(fēng)。在底層（850hpa）圖中可以明顯的看出在30°N和60°N附近有東西風(fēng)分界帶，即0-30°N之間盛行東風(fēng)，30°N-60°N之間盛行西風(fēng)，60°N-90°N之間又以弱東風(fēng)為主。

（二）北半球冬季風(fēng)場的垂直結(jié)構(gòu)特征（如圖c、d所示）

圖c、圖d是近十年北半球風(fēng)場的垂直分布圖，其中正值代表南風(fēng)，負(fù)值代表北風(fēng)。分別為近十年北半球緯向風(fēng)的垂直分布和近十年北半球經(jīng)向風(fēng)的垂直分布，比較兩圖可以看出緯向風(fēng)遠(yuǎn)大于經(jīng)向風(fēng)。從緯向風(fēng)圖中可以看出，風(fēng)速大值中心大致位于30°N，200hpa附近。在0-30°N之間從低層到高層由東風(fēng)變?yōu)槲黠L(fēng)，在30°N-60°N之間從低層到高層主要盛行西風(fēng)為主，在60°N-90°N之間從低層到高層又以弱東風(fēng)為主。這和風(fēng)場的水平分布恰好可以對應(yīng)上。從經(jīng)向風(fēng)圖中可以看出，在0-30°N之間低層以北風(fēng)為主，高層則為南風(fēng)，構(gòu)成一個(gè)正環(huán)流圈即哈德來環(huán)流，強(qiáng)度較強(qiáng)。在60°N-90°N之間則為一個(gè)很弱的極地環(huán)流。在30°N-60°N之間低層為南風(fēng)，高層為北風(fēng)，強(qiáng)迫出一個(gè)負(fù)環(huán)流圈即費(fèi)雷爾環(huán)流，強(qiáng)度較弱。

二、北半球夏季風(fēng)場的結(jié)構(gòu)特征

通過對近十年北半球NCEP/NCAR風(fēng)場再分析資料進(jìn)行分析，并將分析結(jié)果與冬季風(fēng)場的結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行比較可知夏季西風(fēng)帶的位置明顯北移，這是由于太陽直射點(diǎn)在季節(jié)變化下是有相應(yīng)的移動(dòng)的結(jié)果造成的，太陽直射點(diǎn)在夏季向北移動(dòng)，因此西風(fēng)帶位置也隨之北移。此外，在夏季西風(fēng)也會(huì)明顯減弱。

三、結(jié)論

（一）北半球的緯向風(fēng)帶由于季節(jié)的變化其位置也有相應(yīng)的變化，原因太陽直射點(diǎn)在季節(jié)變化下是有相應(yīng)的移動(dòng)。（熱量的作用）

（二）在低緯地區(qū)附近所受到的太陽輻射較多，空氣密度較小，氣壓隨高度遞減較慢，在對流層上部形成了由赤道指向極地的氣壓梯度力。在北半球高空空氣在氣壓梯度力的作用下由赤道向北移動(dòng)（200hPa），空氣離開赤道后由于受到地轉(zhuǎn)偏向力的作用在北半球逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橄驏|運(yùn)動(dòng)（偏西風(fēng)），約在30°N附件達(dá)到平衡形成較大的西風(fēng)帶。在30°N附近空氣堆積下沉，下沉的空氣分別向南北分散，向南的空氣逐漸形成偏東風(fēng)（東北信風(fēng)），在赤道位置南北輻合形成東風(fēng)帶（哈德來環(huán)流）。（850hPa）向北支流逐漸形成偏西風(fēng)，與極地南下的冷空氣在60°N相遇被迫抬升（極鋒）。當(dāng)達(dá)到對流層上部又南北分流，向南支流在30°N堆積下沉，形成與哈德來環(huán)流方向相反的環(huán)流（費(fèi)雷爾環(huán)流）。向北支流繼續(xù)向極地運(yùn)動(dòng)（偏西）。最后在極地下沉（極地環(huán)流）。

（三）由于三圈環(huán)流的存在，將赤道地區(qū)的熱量和動(dòng)量向兩極輸送，使高緯地區(qū)的熱量和動(dòng)量得到補(bǔ)充，進(jìn)而使大氣維持相對穩(wěn)定的狀態(tài)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]李崇銀， 屈昕. 伴隨南海夏季風(fēng)爆發(fā)的大尺度大氣環(huán)流演變[J]. 大氣科學(xué)， 2000， 24（1）：1-14.

[2]陶詩言， 趙煜佳， 陳曉敏. 東亞的梅雨期與亞洲上空大氣環(huán)流季節(jié)變化的關(guān)系[J]. 氣象學(xué)報(bào)， 1958（2）.