火箭就地观测平流层风场的气候学特征及其与模式风场的比较研究

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本文对火箭就地观测平流层风场的气候学特征及其与模式风场进行了比较研究。美国西北研究机构(NWRA: NorthWest Research Associates)发布了1960-1992年期间48个站点的火箭探测的平流层风场和温度剖面的数据.在Kwajalein岛礁(8°N,167°E)上有共计1862次火箭探测的平流层风场和温度剖面,Kwajalein岛礁处于热带地区,热带地区平流层风场的两年变化明显,本文选取测量较为连续的1969-1972年期间共计345个风场剖面来研究平流层月平均风场及其两年变化、年变化和半年变化的特征.同时与目前应用较为广范的风场模式HWM07(Horizontal Wind Model:2007)和CIRA86(COSPAR InternationalReference Atmosphere:1986)进行了比较.火箭测量的4年逐月平均纬向风在夏季为西向风,并在8月份的41 km处达到最大值45 ms-1;在冬季变为东向风,并在3月份的57 km处达到最大值47ms-1.全年的经向风在60km以下基本上是北向风且风速低于10 ms-1.纬向风在20-35 km之间以两年变化为主,振幅在10-17 ms-1之间;在45-55 km之间以半年变化为主,振幅是16-25 ms-1之间;在55-65 km之间以年变化为主,振幅是16-25 ms-1之间.测量风场与HMW07相比,HWM07的西向风在7月份的46 km处达到最大值38 ms-1,东向风在2月份的66 km处达到最大值37 ms-1,均小于测量风场的峰值.测量风场与CIRA86相比,西向风在7月份的49 km处达到最大值36 ms-1,东向风在3月份的64km处达到最大值43ms-1,仍小于测量风场的峰值.测量风速稍大于模式风速的可能原因之一是测量风场包含了背景风场和各种波动成分,而模式风场是气候学平均的结果;此外,HWM07和CIRA86虽然包含了不少探空火箭数据,但并没有包含该地区的测量资料.同时本文还研究了极区平流层风场的长期变化趋势.在Church(58°N,93°W)、Greely(64°N,145°W)、Primrose(54°N,110°W)、Poker(65°N,147°W)4个站点中本文选取观测较为连续的1965-1983年(共计19年)期间的火箭就地观测的20-70 km风场数据,用来分析太阳活动对月平均风场的影响、月平均风场长期变化趋势以及年平均风场的长期变化趋势.分析结果表明纬向风速度随着太阳活动的增强而增加,也就是说,在研究的20-70 km高度范围内,夏季西向风增强,冬季东向风增强.月平均风场长期变化趋势的结果表明,不管是冬季还是夏季,纬向风场变化以负趋势为主.研究年平均风场的变化趋势表明,对于纬向风和经向风,随着高度的增加,趋势变化越明显,是增强的趋势。
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