太平洋Walker环流是热带地区最重要的环流系统之一,它在海-气相互作用中扮演着重要角色。Walker环流的变化与季风、厄尔尼诺-南方涛动事件(El Ni?oSouthern Oscillation;ENSO)以及邻近陆地的降水紧密相关。Hadley环流对全球各种物理量的输送和交换起着至关重要的作用。因此,Hadley环流和Walker环流对全球天气和气候演变和发展具有举足轻重的调控作用。在同一纬度带上,不同经度处的陆面和海洋特征存在显著差异,导致不同经度处局地Hadley环流具有不同特征,并且它们在局地以及全球天气和气候演变中起着不同的作用。我国处于欧亚大陆东部,天气气候受太平洋地区大尺度大气环流影响显著,因此,研究热带太平洋地区Hadley环流和Walker环流的气候特征十分重要。丑纪范先生等提出的全球大气环流三型分解方法(3P-DGAC)可以将垂直速度中经圈型环流和纬圈型环流的部分拆分开来,从而可以更准确地描述经向垂直环流和纬向垂直环流,特别是局地的经向垂直环流和纬向垂直环流。因此,本文利用3P-DGAC方法分析了热带太平洋地区局地Hadley环流的气候态以及演变特征,Walker环流的年代际变化及其与非均匀气温变化的联系,并研究了热带太平洋局地Hadley环流与Walker环流之间的联系。本文得到主要研究结果如下:(1)热带太平洋局地Hadley环流的气候态和演变特征西太平洋地区局地Hadley环流(WPHC)和东太平洋地区局地Hadley环流(EPHC)都表现为在赤道以北区域上升、两个半球副热带区域下沉的经向垂直环流,但WPHC和EPHC的气候态还存在明显的差别。南北半球WPHC均强于EPHC,并且南北半球WPHC的宽度明显比EPHC的宽度宽。不同再分析资料对应的WPHC和EPHC强度的年际变化十分一致。不同再分析资料对应的EPHC强度的长期趋势相对比较一致,总体上表现为增强的趋势,而不同再分析资料对应的WPHC强度的长期趋势,特别是南半球WPHC强度的长期趋势,存在比较明显的差异。北半球WPHC和EPHC下沉支位置均显著向北扩展,并且向极扩展趋势为每十年0.30和0.49度。尽管南半球WPHC和EPHC下沉支位置均向南扩展,但是它们的趋势均弱于北半球且都不显著。北半球(南半球)WPHC和EPHC向极扩展会导致对应Hadley环流下沉支平均位置的北侧(南侧)降水显著减少。(2)1961–2012年Walker环流的年代际变化及其与非均匀气温变化的联系Walker环流在1961–2012年时间段上呈现先减弱后增强的年代际变化。伴随着Walker环流的年代际变化,降水、海平面气压(SLP)、海表温度(SST)和1000 hPa纬圈环流纬向风也表现出了明显的年代际变化。具体地,在Walker环流减弱期间,太平洋东部(西部)的SST显著增加(减少),因此,东太平洋和西太平洋之间形成了异常的SST梯度;SST的变化会导致东太平洋和西太平洋之间的SLP梯度明显减弱,从而导致热带太平洋地区对流层低层的东风明显减弱,进一步使得Walker环流显著减弱;Walker环流减弱会导致太平洋西部(中东部)地区的上升(下沉)运动减弱,从而使太平洋西部(中东部)降水显著减少(增加)。在Walker环流增强期间,各气象要素变化则相反。热带纬向环流IOC(印度洋地区纬圈环流)、AOC(大西洋地区纬圈环流)和Walker环流是相互耦合的,它们的变化存在着紧密的联系。具体地,伴随着Walker环流的年代际变化,印度洋地区的IOC和大西洋地区的AOC也存在着明显的年代际变化,IOC在整个时间段呈现先减弱后增强的年代际变化,而AOC在整个时间段呈现先增强后减弱的年代际变化。气温梯度的年代际变化是导致Walker环流强度发生年代际变化的重要原因。具体地,在Walker环流减弱期间,中东太平洋地区对流层低层到对流层中高层存在气温暖异常,有利于该地区异常上升运动形成;西太平洋地区对流层低层到对流层中高层存在气温冷异常,有利于该地区异常下沉运动形成;在对流层顶,西太平洋和中东太平洋地区分别存在气温暖异常和冷异常中心,有利于异常东风的形成;在对流层底,西太平洋和中东太平洋地区分别存在气温冷异常和暖异常中心,有利于异常西风的形成。对流层纬向非均匀气温的异常变化导致了太平洋地区产生一个在东太平洋较暖地区上升、西太平洋较冷地区下沉的逆时针旋转的异常环流,从而使得Walker环流减弱。在Walker环流增强期间,气温梯度变化相反。基于三维气温场定义的Walker环流强度指数可以很好地描述Walker环流强度的年代际变化。将新指数和3P-DGAC方法的动力学方程结合可以为Walker环流的研究提供新的思路和方向。(3)太平洋局地Hadley环流与Walker环流的联系WPHC、EPHC和Walker环流都会受到ENSO变化的影响,Walker环流是直接受到ENSO变化的影响,而WPHC(EPHC)是通过ENSO对Walker环流的上升支(下沉支)产生作用而受到进一步的影响。因此,WPHC和EPHC受到的影响远小于Walker环流受到的影响。同样都是受到间接的影响,WPHC受到ENSO的影响明显大于EPHC,原因有两个:首先,EPHC本身的变率就比WPHC要小;然后,EPHC的上升支位置较Walker环流下沉支位置略偏北。