平流层AO异常下传影响对流层天气过程中的行星波的作用

大量观测事实和理论研究都表明，平流层北极涛动（AO）异常可以对对流层天气产生重要影响。平流层AO异常影响对流层天气系统的物理机制存在不同的学术观点，其中行星波活动是非常关键的因素。本研究利用逐日的ECMWF和NCEP资料，选取平流层AO异常下传事件，从行星波活动强度、波动振幅、波动折射指数等多方面分析平流层AO异常下传活动中的行星波特征。进一步从个例分析和统计分析两方面计算分析不同形态行星波E-P通量矢量、波动能量、平均纬向气流能量、平流层Brewer-Dobson环流的逐日分布特征和变化过程，通过波流相互作用理论，诊断分析波动E-P通量作用于平均纬向气流和B-D环流的过程；最后利用NCAR的化学-气候耦合模式WACCM，模拟平流层AO异常影响对流层天气系统过程中的波流相互作用和变化，解释行星波在这一过程中起重要作用的原因，从而揭示行星波在AO异常下传影响对流层天气过程中的作用和影响机理。

大量观测事实和理论研究都表明，平流层北极涛动（AO）异常可以对对流层天气产生重要影响。利用逐日的ECMWF和NCEP资料，选取平流层AO异常下传事件，结合全国160站点的温度、降水资料，借助气候统计诊断等分析方法，分析了极涡变化尤其是极涡形态变化与我国冬季温度、降水的关系。进一步从行星波活动强度、波动振幅等多方面分析平流层AO异常下传活动中的行星波特征，深入探讨对流层行星波传播对平流层极涡形态变化的影响过程和机制。结果表明：（1）在极涡强值年，与极涡弱值年相比，我国北方地区、东部地区尤其在东北地区气温偏高，西南大部分地区气温偏低，长江流域和华南地区气温变化不明显；我国南方地区降水偏多，长江中下游和华南地区的降水偏多最为明显，北方地区降水有微弱减少。500hPa 高度场上高纬度地区位势高度降低，中高纬度位势高度场升高，冷空气向极地地区聚集，东亚大槽减弱，我国东北和东部地区气温偏高；同时东亚冬季风减弱，湿空气吹向我国内陆，长江流域和我国南部地区降水偏多。（2）1月份极涡偏欧亚大陆偏移强度指数与同期1月份温度正相关显著区域主要分布在东北、华北北部、东部沿海及新疆的中部和北部；1月份极涡偏欧亚大陆偏移强度指数与同期1月份降水正相关显著区域主要分布在我国的华北南部、华中及华东西部，负相关显著区域主要分布在新疆中部。1月份极涡偏北美大陆强度指数与同期1月份和后期2月份的温度、降水相关关系较小。（3）行星波活动能够导致平流层极涡发生偏移及形态变化。在极涡向欧亚大陆偏移过程中，1波波动振幅逐渐增大，波峰位于西半球，垂直方向上随高度的增加波动向东倾斜；2波波动振幅相对1波较小且呈减小变化，垂直方向上随高度的增加波动同样为向东倾斜。而在极涡向北美大陆偏移过程中，1波波动振幅呈减小变化，波峰主要位于东半球，垂直方向上随高度的增加波动由向东倾斜逐渐转变为向西倾斜；2波波动振幅逐渐增大，垂直方向上随高度的增加波动也主要表现为向西倾斜。从行星波E-P通量的变化来看，极地波导在两种不同形态极涡的偏移过程中存在着非常明显的差异。在极涡向欧亚大陆偏移过程中，1波极地波导异常增强；2波极地波导与1波相反呈减弱变化。而在极涡向北美大陆偏移过程中，1波极地波导异常减弱，甚至出现异常的向下传播；2波极地波导与1波相反呈明显增强。