夏季流型下青藏高原对大气低频振荡的动力作用

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1、南意气象幸院幸报第14卷第4期Vo1．14N0．4Journal0fNanjingInstitute1991年12胃ofMeteorol。gyDeC．1991夏季流型下青藏高原对大气低频振荡的动力作用陈葆德章基嘉孙照渤袁建强(一#1T旱气象究)(王彖羲)(南京气象学麓)摘要本文发展了一个2层原始方程谱模式，讨论了夏季流型下大尺度地形对大气低频振荡的动力作用．结论是：(1)大地形可以激发低频振荡，并具有明显的地域特性；(2)低频振荡在山地北洲为相当正压结构，南铡为斜压结构；(3)其传播具有准定常Rossby波的特征．美键词青藏高原．大气波

2、动，数值模式．低频振荡近年来人们日益重视对大气低频振荡的研究并已取得了许多重要结果【lI5．种种证据表明m】．青藏高原在大气低频振荡中起着重要作用．然而。高原在夏季流型下能否激发出低频振荡?如果能．其传播性质、结构．地域特性以及时间演变如何?以往对这些问题的理论研究并不多。因此本文发展了一个2层谱模式，以期通过研究对这些问题从理论上得到一些初步解释．本工作主要研究夏季纬向对称加热条件下大尺度孤立地形对大气低频振荡的作用。1模式简述球面上的运动方程组写成如下形式()T-(。+)一～一i×G+f)～V·(一：+)～(十+!i)=e可卜品(+

3、(·+筹一oa6R0，P、R，c却一p【p]J上述方程中F为摩擦力，其余均为气象常用符号啦稿日．q：t0c0—05一O54期陈谍德等，夏季流型下青藏高原对大气低频振荡的动力作用511————————————————————————————一——一————一——⋯一一将大气分为两层如图1。取边界条件：P=1O00百帕处，∞=0lp0百帕处，∞一0．定义任一变量x有。一和A运算tOht'ai1506pax=(Xl+x。)／zX=(xl—xs)／251OhP对上盎方程组中各个方程分别作一和^’运算，经过繁复的推导得匿t挺式垂直分层示意=一L[

4、(+()+芑]_L[-一]-Cl_(—t)+K：+簪)苫0t=一L[(F)℃+可，(一十)+苫]一ca(—)+K(vz+)P：L再)+苫了，一()一苫可]一c苗z百()一c(6+)0LU—O+一UO'：一．百+]一+(一)+K：百尝dt：一LfL百+O，吾+J]++a(一百)+Kz百上述方程中已经给出了摩擦力各个分量的参数化形式，并且在动量方程和热力学方程中引入了型的水平扩敞项以及热力学方程中的牛顿加热项。其中U=ucosq：,-VVCOSqO；B：一()；；sinq)，为地球纬度；c为拖曳系数；n为牛顿冷却系数，K为水平扩散系数。同时

5、为了方便地使用半隐式时间积分方案，在热力学方程中引入全球平均位温00，即0：n+0，，0，为相对于0o的扰动。算子L的定义如下L(g=rd(1：)((!))取、．^’为顶掇变量，将其展开为球谱形式，按照一般的做法就可得到谱系数的预报方程模式取平行四边形截断，截断波数为1j，非线性项用转换法求算．时间鬏分使甩半隐式积分方案，时间步长取6o9钟．512南京气象学院学攫j4籽—————～为了考察模式的气候特性，我们取平衡位温0为图2的分布．O。取为15K．这种取法相当于在模式中引入气候平均的辐射加热．0初始取0的全球平均，且初始0=B．为了产

6、生斜压渡，在0的初值中引入小扰动．将加热以犬于15天的时间缓慢加入．扩散参数Kd取2．5×10米。·秒一，拖曳系数Cd取15天一；牛顿冷却系数a取1O天．模式从静止开始积分，共积分200天，其中去前2O天。下面，我们从纬向平均风和能量循环两方面讨论模式气候问题。图3是180个模式日平均的上层纬向平均东西风分量。由图可见，在冬夏两个半球分剐有急流带存在．冬半球位于28。附近，夏半球位于33。附近。这种平均风的分布基本与气候平均型相符，但强度较弱且极值偏向赤道；低纬地区风速仅有减弱没有东风出现。0￡匿霸足瓣D一6O_

7、O‘∞口∞●OEO8O

8、镀圈2舒布(负窿誓半球．王纬度图3上暑纬向平均的东西风舒(正纬度为冬为夏半球)半球；负纬度为里半球)从模式本身的特性以及与实测值相比来说，下层的平均东西风分量以及上下两层的平均南北风分量(图略)，其分布也较为合理．对模式大气能量循环的诊断表明，模式大气的能量平衡和循环与实际基本相符．总的来看，本模式抓住了一些实际大气的平均气候特征，与实际大气的基本状况比较相符．2夏季流型下大尺度孤立地形作用的数值试验本文将Charaey~⋯关于气流过山所引起的涡度和散度源的参数化方案引入本模式。其表达式为一(善)=一号L[Hfhr、u—o)，Hfh(一

9、)]({(4期陈葆德等：夏季流型下青藏高原对大气低频振荡的动力作用513其中H是大气垂直高度，模式中取H为1O千米．h为地形分布，其余符号同前。h的取法参考SimmonsE的做法，采用以下的分布：In。si