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首先,通过诊断分析研究了北半球中高纬大气低频振荡的经向变化特征,利用1950~2005年北半球20°N至75°N逐日500hPa位势高度场资料进行功率谱分析得出:
(1)大气低频周期随纬度而变化,夏季,低频周期在45°N有最大值,为52.6 d,在低纬和高纬低频周期较小:冬季,低频周期最大值位于35°N,为49.9 d,最小值位于60°N。
(2)无论E1 Nino年还是La Nina年,低频周期随纬度变化的幅度在夏季都较正常年剧烈,最大振幅达到30 d,而对冬季影响不大。原本位于35°N的最长低频周期在La Nina年移至65°N。
(3)E1 Nino年和La Nina年,低频周期经向平均值在冬、夏季差异不大;而在正常年和所有年份,低频周期经向平均值在冬、夏季差异明显。
(4)就北半球平均而言,无论E1 Nino年、La Nina年、正常年还是所有年,夏季低频周期都要小于冬季;E1 Nino(La Nina)事件在冬、夏季都有使大气低频周期缩短(延长)的趋势。
然后,用数值试验的方法,应用强迫耗散准地转正压涡度方程的全球谱模式,并在方程中考虑了E1 Nino年和La Nina年的全球实际海温距平,对模式输出结果进行功率谱分析得到以下结论:
(1)无论冬季还是夏季,大气低频周期的经向变化在有热源强迫和没有热源强迫两种情况下都有相似的特征,这说明非绝热加热对低频周期的经向分布影响不大。
(2)数值试验中,除La Nina年夏季外,高纬度(70°N)附近趋于有较长的低频周期。
(3)同实际场的诊断分析一样,E1 Nino(La Nina)事件有使大气低频周期缩短(延长)的趋势。
最后,运用地形强迫Rossby波理论和强迫耗散正压大气波动共振理论对中高纬低频振荡进行了理论分析,进一步证实了本文的诊断分析和数值试验结果。