两类阻塞过程动力机制诊断研究

Atmospheric blocking is considered as one of the most important anomalous flows, which could be characterized by large-scale, long-lasting interruptions of westerlies. These deviations can have important impacts on local weather conditions, including causing various extreme weather events. Recently, a new type of blocking in Atlantic- Europe area ------merging-type blocking has been defined and examined to facilitate the occurrence of extreme weather. According to this, blocking in the Atlantic- Europe is classified into merging and normal blocking-types. The aim of this project is to compare the mechanisms between two different blockings. Based on the Nonlinear Multi-scale Interaction (NMI) model, it is possible to diagnose how interaction works on the circulation in all of the blocking phases. The key factors in initiating and maintaining merging-type blockings could be discovered as well, which might be effective reference for the prediction of extreme weather.

大气阻塞是中高纬地区持续性异常环流的典型代表之一，它的建立、维持和崩溃会带来天气和短期气候的异常变化，甚至诱发极端天气事件。近年来大西洋-欧洲地区新发现一类阻塞活动------合并型阻塞，它的环流结构条件更有利于极端天气的发生。本项目基于已有的阻塞多尺度相互作用理论模型，将阻塞分为一般型与合并型两类，对这两类阻塞的演变过程进行动力诊断和解释，探讨两类阻塞在动力机制方面的异同，重点分析合并型阻塞发生和维持的关键要素，为极端天气事件的预报工作提供参考和理论支持。

欧洲阻塞依据阻塞环流内部的天气尺度涡旋合并与否可分为合并型阻塞与非合并型阻塞两类，这两类阻塞在强度，持续时间以及动力机制方面存在显著差异。在阻塞发展的峰值阶段，合并型阻塞环流的振幅要远远强于非合并型阻塞，并且阻塞异常环流的持续时间也更长。此外，阻塞过程伴随天气尺度涡旋的传播，而涡旋符号不会影响阻塞的维持，合并型阻塞显著且持续的环流结构与强大的天气尺度波能量密切相关。. 根据多尺度相互作用理论，我们诊断了两种类型在各自生命周期内的行星尺度及天气尺度流场，发现天气尺度涡旋驱动出了基本的北高南低的阻塞流场结构，同时在阻塞上游也能够驱动出反向的偶极子结构。合并型与非合并型阻塞在驱动场上除强度的显著差异外，还存在阻塞偶极子结构符号的差异。非合并型阻塞在阻塞形成的初期，北高南低的偶极子结构在阻塞区的上游出现且阻塞达到峰值之后又迅速恢复到初期的状态；而合并型阻塞在阻塞形成、维持及衰亡阶段都以北高南低的偶极子为主，上游也基本维持反向的偶极子结构。这一形态的维持有利于阻塞的持续发展，对阻塞流场的不断壮大和维持有重要作用。. 合并型阻塞伴随的天气尺度波能量更强，这与行星尺度流场的反馈作用大小有关。通过对天气尺度波动能（EKE）的诊断，可知行星尺度平流作用对天气尺度波的贡献更大，而尺度间相互作用对EKE的反馈主要在于引起天气尺度波的形变。非合并型阻塞过程中，这两项的作用都不显著，这与其自身EKE振幅较小有关。. 本项目针对欧洲阻塞事件的演变过程进行了较深入的研究，揭示了合并型阻塞与非合并型阻塞不同的动力过程，对阻塞发展和维持的机制有了新的理解，为改进中高纬大气环流模式提供了新的思路。