非线性动力：第五讲：大气阻塞和NAO的特征及识别方法

1、第五讲：大气阻塞和NAO的特征及识别方法,一.什么是阻塞和NAO?,阻塞的区域特征,二维阻塞分布 (Diao, Li, Luo, 2006 JC),冬季,春季,夏季,秋季,阻塞的频率分布,TM index,DLL index,Rex criterion,TM 指数识别的阻塞的频率大西洋欧州与太平洋相差不大，但 DLL指数识别的阻塞频率两个地区相差很大。,阻塞产生的原因: 天气尺度波的强迫(非线性能量串级） 行星波 基本流 地形和热源(海陆热力差异),(Holopainen and Foretlius 1987),天气尺度波与阻高的关系,(Higgins and Schubert 1994),当

2、,自由模的定义：,当,并不意味着,因为,H,L,Ek and Swaters (1994),Butchard et al. (1989),行星尺度场,总流场,Luo的理论模式,(Luo 2005a-d, JAS),阻塞与天气尺度波之间的关系： (1)天气尺度波一般有2-7天的周期且经向方向具有单极子结构(monopole)， 而阻塞具有10-20天周期且具有偶极子结构！ (2)阻塞波既是强迫波，又是自由模 (3)阻塞的建立往往伴随着西风和天气尺度涡的分支，它们具有相同时间的 低频变化. (4)在阻塞建立过程中，阻塞会西移，并且暖空气往北走，冷空气往南走，这对 气旋波破碎（Cyclonic wa

3、ve breaking, CWB) (5) CWB, eddy straining and eddy merging与阻塞的产生同时发生。,识别阻塞的方法-阻塞指数,(1),(2),两个纬度之差,三个纬度之差,高纬度地区位势高度 梯度反转,问题：为什么这样定义？,（3）,（4）,（5）,无阻塞,有阻塞,确定南侧的参考纬度,冬季,春季,夏季,秋季,定义指数,二维阻塞分布 (Diao, Li, Luo, 2006 JC),冬季,春季,夏季,秋季,3.2 NAO事件,（Hurrell et al. 2003),NAO指数？,问题：NAO周期是多少？,NAO-事件,(Luo et al. 2007a-

4、c, JAS),NAO事件,NAO事件的发生频率及其非对称性：,NAO-强且持续时间长 NAO弱且周期短.,NAO的合成,NAO-,NAO+,NAO-对应阻塞,NAO+对应一个纬向流的增强,合成的位势高度距平（偶极子结构),NAO-,NAO+,西移,东移,(Luo et al. 2015a-b, JAS),不同位相NAO的EKE,NAO-,NAO+,什么决定NAO的位相？,Lag-20-10时合成的纬向风的经向分布,急流轴的位置,正位相偏北,负位相偏南,虚线负位相 实线正位相,NAO+ 到NAO-转相的条件,强的storm track (虚线),弱的Storm track (实线),强的EKE

5、下NAO+ 容易向NAO-转相,弱的西风也容易转相,(Luo et al. JAS, 2011, 2012a-b),NAO转相的条件：弱西风和强的storm track,大西洋急流弱：下游阻塞容易西移,大西洋急流强，下游阻塞不西移,Luo理论模式结果,NAO+超前于 下游阻塞的 形成,在强的Storm track 作用下下游阻塞可以 西移,自由模特征: 流函数与PV的关系（滤掉天气波）,NAO-,NAO+,Luo的理论模式结果,NAO-,NAO+,包含天气波时PV与流函数之间的关系(观测),NAO- event,NAO+ event,Luo的理论模式结果,NAO-,NAO+,NAO的特征：,（

6、1）NAO事件有10-20天的时间尺度，且具有波数2的偶极子结构。 （2）NAO-事件与大西洋的阻塞是类似的，在NAO-事件产生期间，天气尺度涡的变形， 气旋波破碎和涡的合并通常能看到，而在正位相期间，反气旋波破碎能发生。 (3) NAO+ (NAO-)距平通常是东移（西移)的，它是急流轴北（南)移的结果, 它是一个 自维持现象(self-maintaining phenomenon). (4) NAO期间，它的流函数和PV是呈线性关系，因此它既是强迫模，也是自由模。 天气尺度波的存在会使流函数和PV线性关系的坡度发生改变。 (5)NAO事件产生前期，北大西洋急流轴的经向位置决定了NAO的位相. 北大西洋风暴 轴和平均西风的强度是NAO事件发生位相转换的两个关键因子。 （6）大西洋-欧洲阻塞的频率受NAO位相的调制，NAO