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平流层准零风层统计特征及准两年周期振荡对其影响分析

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气候与环境研究 2012年第1期17卷 92-102页

作者：陶梦初何金海刘毅南京信息工程大学大气科学学院南京210044 中国科学院大气物理研究所中层大气和全球环境探测重点实验室北京100029

根据形成机制的不同将平流层准零风层(Quasi-Zero Wind Layer,QZWL)划分为由平流层准两年周期振荡(Quasi-Biennial Oscillation,QBO)各高度处于不同位相形成的第一类QZWL和由于平流层低层经向温度梯度逆转而形成的第二类QZWL;利用ERA-4... 详细信息

根据形成机制的不同将平流层准零风层(Quasi-Zero Wind Layer,QZWL)划分为由平流层准两年周期振荡(Quasi-Biennial Oscillation,QBO)各高度处于不同位相形成的第一类QZWL和由于平流层低层经向温度梯度逆转而形成的第二类QZWL;利用ERA-40再分析资料分析了两类QZWL在不同季节中空间结构的变化规律,讨论了平流层QBO对两类QZWL年际变化产生的影响。研究结果表明:第一类QZWL集中出现在冬季赤道附近地区,第二类QZWL在夏季热带外地区和冬季20°N～40°N太平洋地区上空;QZWL夏季高度比冬季低约3km,夏季QZWL出现高度比冬季稳定,约在50～70hPa之间;由于受到QBO的直接影响,第一类QZWL出现的高度和纬度范围存在明显的年际变化,第二类QZWL受到QBO的影响主要体现在QBO西风位相年和东风位相年相比,冬季20°N～40°N范围内存在第二类QZWL的概率较高。

关键词：平流层准零风层准两年周期振荡年际变化

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中国上空平流层准零风层的特征分析

空间科学学报 2008年第3期28卷 230-235页

作者：肖存英胡雄龚建村刘佳中国科学院空间科学与应用研究中心

利用ECMWF提供的ERA-40再分析风场资料首次分析了中国上空平流层准零风层的特点及其随季节和地理位置的变化特征.结果表明,准零风层一般处于18～25 km高度范围内,零风线所在的高度随时间和地理位置的不同稍有变化.根据准零风层随纬度的... 详细信息

利用ECMWF提供的ERA-40再分析风场资料首次分析了中国上空平流层准零风层的特点及其随季节和地理位置的变化特征.结果表明,准零风层一般处于18～25 km高度范围内,零风线所在的高度随时间和地理位置的不同稍有变化.根据准零风层随纬度的变化特征,中国上空可以分成三个区域:低纬地区(5°N～20°N)、中低纬过渡区域(20°N～32.5°N)和中高纬地区(32.5°N～55°N).低纬地区一般在冬季和初春有准零风层结构存在;中高纬地区一般在春末和夏季存在准零风层结构;而中低纬过渡区域是否有准零风层结构存在还与准两年震荡(QBO)有关,在QBO东风相位时,过渡区域呈现的特性偏向于中纬特性,在QBO西风相位时,过渡区域呈现的特性偏向于低纬特性.准零风层随经度变化非常小,零风线所在高度随经度的变化幅度一般不超过2 km,过渡区域的变化幅度相对大些.

关键词：平流层准零风层零风线 ERA-40再分析资料

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低纬地区平流层准零风层时空分布特征分析

气候与环境研究 2018年第6期23卷 657-669页

作者：陈柏青刘毅刘靓珂沈新勇张玉李南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室/气候与环境变化国际合作联合实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心南京210044 中国科学院大气物理研究所中层大气和全球环境探测重点实验室北京100029

利用ERA-Interim逐日再分析资料,使用EOF(Empirical Orthogonal Function)等统计方法,分析了中国低纬地区平流层准零风层(Quasi-Zero Wind Layer,QZWL)的时空分布特征,旨在为平流层飞艇寻找合适的运行区域及时段。低纬地区QZWL主要受到... 详细信息

利用ERA-Interim逐日再分析资料,使用EOF(Empirical Orthogonal Function)等统计方法,分析了中国低纬地区平流层准零风层(Quasi-Zero Wind Layer,QZWL)的时空分布特征,旨在为平流层飞艇寻找合适的运行区域及时段。低纬地区QZWL主要受到热带平流层大气环流季节性变化和平流层准两年振荡(Quasi-Biennial Oscillation,QBO)的影响。在二者共同作用下,低纬地区QZWL高概率带可分为南北两支:"北支"出现在10月至次年4月间,QBO东风位相时期,"北支"中心纬度基本维持在20°N附近,西风位相时期,"北支"中心纬度随高度降低南移明显;"南支"仅出现在QBO西风位相期间,5~11月在5°N附近,其余时段与"北支"合并,可以认为是"北支"向南延伸。通过对比海口站和南沙站Weibull概率密度函数与风速资料的拟合结果,表明Weibull分布可以很好拟合不同QBO位相下平流层逐月风速频率分布,根据Weibull分布计算特定的累积概率风速值,可以作为选取适宜平流层飞艇运行的低风速风场的判据。海口站30~50 hPa高度11月至次年4月、南沙站50~70 hPa高度QBO西风位相时期全年均较为适合平流层飞艇运行。

关键词：低纬地区平流层准零风层平流层飞艇 Weibull分布

北半球平流层准零风层的分布特征及影响因子探讨

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北半球平流层准零风层的分布特征及影响因子探讨

作者：杨婷婷云南大学

学位级别：硕士

本文采用ECMWF提供的1979年3月-2015年2月共36年的ERA-Interim逐日和逐月的U风场、V风场、温度场、位势高度场的再分析格点数据资料,水平分辨率为1.5°×1.5°,垂直方向从1000-1hPa共37层,使用合成分析、谐波分析的方法对北半球平流层... 详细信息

本文采用ECMWF提供的1979年3月-2015年2月共36年的ERA-Interim逐日和逐月的U风场、V风场、温度场、位势高度场的再分析格点数据资料,水平分辨率为1.5°×1.5°,垂直方向从1000-1hPa共37层,使用合成分析、谐波分析的方法对北半球平流层准零风层(QZWL)的分布特征及影响因子进行探讨。主要结论如下：(1)在平流层中下层风场分布：低纬20°N以南一年四季盛行东风,中高纬风场具有明显的季节变化。冬季时中高纬盛行西风,西风强度最强;夏季时,除100hPa外盛行东风且东风最强;春季和秋季为季节转换期,平流层风场的分布与冬季大致相同,但中高纬的西风更弱、低纬的东风更强。(2)除中低纬平流层中下层的100°E-100°W区域外,沿着某一特定纬度,QZWL随经度的变化不大;纬度位置不同时,QZWL的分布有明显季节变化。在冬季,QZWL主要位于低纬度10°N-20°N间的50-100hPa,多在50-70hPa间;在春季,QZWL位于EQ-30°N间的30-100hPa,主要在20°N-30°N间;在夏季,QZWL主要位于30°N以北的中高纬50-100hPa间,多在70hPa附近;在秋季,QZWL主要位于中低纬20°N-40°N的50-100hPa之间。(3)11月-次年3月北半球纬向风分布呈冬季型,6-8月纬向风分布呈夏季型。气候平均态下,4月8日-5月18日风场从冬季型向夏季型转换,8月21日-9月21日从夏季型向冬季型转换,QZWL的纬度位置随风场的季节转换而变化。(4)以不同高度的赤道纬向风为依据划分QBO位相时,不管是夏季还是冬季低纬平流层风场的分布都会发生变化,QBO位相的划分主要影响低纬的QZWL分布。但冬季时风场的变化与所选的层次有关,在不同的划分依据下QZWL的位置会发生变化,QZWL上下层的风场也不同。夏季,不同划分依据、不同QBO位相下,中高纬的QZWL始终位于30°N以北的50-100hPa。(5)冬季平流层经向温度梯度的变化会使副热带100°E-100°W区域经常出现闭合的零风线。夏季在6月和7月,平流层经向温度梯度变化使中高纬QZWL北移,在8月使高纬东风逐渐减小为西风。在春季和秋季平流层温度进行调整,春季时平流层温度变化有利于中高纬QZWL的形成;秋季时促使QZWL从中纬向低纬靠近。(6)冬季时行星波的涡动通量输送最强,行星波通过1波和2波在高纬平流层中下层的辐散异常,使平流层西风加速,QZWL无法在中高纬形成。夏季时行星波的涡动通量输送最弱,行星波1波、2波、3波在中高纬平流层低层有弱辐合异常,促使QZWL向下移动。春季和秋季行星波强度比夏季强、比冬季弱,其中秋季行星波传播的强度又比春季强。春季,1波、2波、3波在中高纬平流层有辐合异常,有利于QZWL在中高纬地区形成。秋季,行星波通过1波和2波使高纬平流层辐散,不利于QZWL在高纬维持。

关键词：平流层准零风层 QBO 平流层温度经向梯度行星波

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中国上空平流层准零风层时空分布特征分析

中国上空平流层准零风层时空分布特征分析

作者：陈柏青南京信息工程大学

学位级别：硕士

本文利用ERA-Interim逐日再分析资料与库尔勒站无线电探空资料,使用EOF分析和威布尔分布拟合等统计方法,分析了中国上空准零风层(Quasi-Zero Wind Layer,QZWL)的时空分布特征。中国上空准零风层主要受到平流层大气环流季节性变化的影响... 详细信息

本文利用ERA-Interim逐日再分析资料与库尔勒站无线电探空资料,使用EOF分析和威布尔分布拟合等统计方法,分析了中国上空准零风层(Quasi-Zero Wind Layer,QZWL)的时空分布特征。中国上空准零风层主要受到平流层大气环流季节性变化的影响,低纬地区还受到平流层准两年振荡(Quasi-Biennial Oscillation,QBO)的影响。准零风层主要集中在70-30hPa(约17-25km)高度之间,低纬度地区和中纬度地区由于大气环流背景不同,准零风层的分布有显著的差异。中纬度地区准零风层主要出现在4-9月间,开始时间高层先于低层,南方先于北方,结束时间正好相反;在7-8月间30和50hPa高度上还会出现东风增强使准零风层发生中断的现象。中纬度地区准零风层主要集中在40-50°N地区,50hPa高度上出现天数最多,普遍达到70天以上,新疆上空能超过100天,受南亚高压和副热带西风急流影响,新疆上空70hPa准零风层出现天数反而较低。低纬地区准零风层受QBO影响,可分为南北两支:“北支”出现在每年10-4月间,在20°N附近,30、50hPa高度出现的概率较高,且QBO东风位相期间中心区能达到90%以上;“南支”明显受QBO的影响,只在西风位相期间出现,出现概率一般在70%以上,冬春季位于10°N附近,夏秋季则出现在5°N附近,覆盖范围较冬春季略小。通过库尔勒站、海口站和南沙站的风速频率分布和威布尔分布拟合的效果来看,威布尔分布可以很好的拟合逐月风速频率分布,同时可以根据Weibull分布计算特定的累积概率风速值:50%累计概率风速低于5m/s的同时,95%或99%累积概率风速低于10m/s的区域,作为选取优质风区的标准。中纬度地区优质风区主要出现在50hPa高度上6-8月间的40°N以北区域,以及5月和9月的30-40°N区域。低纬度地区受QBO影响,QBO东风位相期间优质风区在50hPa高度的20°N附近,11月至次年4月都有分布;QBO西风位相期间优质风区在50和70hPa高度上都有较为广泛的分布,5°N附近全年都有优质风区的分布,在11月至次年4月期间优质风区范围增至5-15°N整个区域。

关键词：平流层准零风层热带平流层准两年振荡威布尔分布

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南海地区平流层准零风层的时空分布特征分析

南海地区平流层准零风层的时空分布特征分析

北半球平流层中下层风场特征统计和一类特殊SSW事件的动力学诊断分析

第34届中国气象学会年会

作者：陈柏青刘毅刘靓珂沈新勇张玉李南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室/气候与环境变化国际合作联合实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心中国科学院大气物理研究所中层大气和全球环境探测重点实验室

本文利用ERA-Interim逐日再分析资料,使用EOF等统计方法,分析了南海地区平流层准零风层(Quasi-Zero Wind Layer,QZWL)的时空分布特征,旨在为平流层飞艇寻找合适的运行区域及时段。南海地区QZWL主要受到热带平流层大气环流季节性变化和... 详细信息

本文利用ERA-Interim逐日再分析资料,使用EOF等统计方法,分析了南海地区平流层准零风层(Quasi-Zero Wind Layer,QZWL)的时空分布特征,旨在为平流层飞艇寻找合适的运行区域及时段。南海地区QZWL主要受到热带平流层大气环流季节性变化和平流层准两年振荡(Quasi-Biennial Oscillation,QBO)的影响。在二者共同作用下,南海地区QZWL高概率带可分为南北两支:"北支"出现在10月至次年4月间,QBO东风位相中心纬度基本维持在20?N附近,西风位相中心纬度随高度降低南移明显;"南支"仅发生在QBO西风位相期间,5-11月出现在5?N附近,其余时段与"北支"合并,可以认为是"北支"向南延伸。通过对比海口站和琼台礁的Weibull概率密度函数与风速资料的拟合结果,表明Weibull分布可以很好拟合不同QBO位相下平流层逐月风速频率分布,根据Weibull分布计算特定的累积概率风速值,可以作为选取适宜平流层飞艇运行的低风速风场的判据。海口站30-50h Pa高度11月至次年4月、琼台礁50-70h Pa高度QBO西风位相间全年均较为适合平流层飞艇的运行。

关键词：南海地区平流层准零风层平流层飞艇 Weibull分布

来源： cnki会议评论

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北半球平流层中下层风场特征统计和一类特殊SSW事件的动力学诊断...

作者：陶梦初南京信息工程大学

学位级别：硕士

本文利用ECMWF提供的ERA-40和ERA Interim再分析资料集,分析了北半球平流层中低层纬向风风场多种时间尺度,从而得出了平流层准零风层(Stratospheric Quasi-zero Wind Layers,简称QZWL)的特征和规律,然后讨论了平流层准两年振荡(Quasi-bi... 详细信息

本文利用ECMWF提供的ERA-40和ERA Interim再分析资料集,分析了北半球平流层中低层纬向风风场多种时间尺度,从而得出了平流层准零风层(Stratospheric Quasi-zero Wind Layers,简称QZWL)的特征和规律,然后讨论了平流层准两年振荡(Quasi-biennial Oscillation,简称QBO)对QZWL年际变化的影响,最后通过动力学诊断分析,研究了一类特殊的平流层爆发性增温(Stratospheric Sudden Warming简称SSW)事件的特征。主要结论如下：(1)根据QZWL形成机制可将其分为两类,第一类QZWL出现在平流层冬季和冬夏过渡时期的低纬地区,第二类QZWL冬季出现在中低纬度(20°～40°N)太平洋地区上空,夏季和冬夏过渡时期出现在中高纬地区;QZWL出现的高度大约在100～20 hPa即约16～27 km之,夏季QZWL分布高度比冬季低约3 km。平流层中低层风场还存在明显的季节内振荡周期,其中冬半年的季节内振荡比夏半年明显;同时平流层中低层纬向风的季节内振荡有明显的年际差异。(2)QBO无论冬夏季都会对QZWL产生影响,冬季更明显。冬季,相较于QBO东风位相年,QBO西风位相年在20°-40°N的纬度范围内出现QZWL的概率更高,这种规律在QBO信号较强而其他信号(主要包括ENSO和11年太阳活动周期信号)不强的年份明显,但对于QBO位相不显著或其他影响因子(主要包括ENSO和11年太阳活动周期信号)较强的年份,该规律则不明显。(3)一类特殊的SSW事件的共同点有：平流层高层极涡恢复迅速,平流层低层极涡扰动持续时间长,增温能下传到对流层上层,伴随SSW事件,平流层高层会发生较强的极涡加强(Polar Vortex Intensification简称VI)事件。行星波能量的持续上传导致了高层纬向东风建立,而纬向东风的建立一方面限制了行星波的进一步上传,有利于高层极涡的恢复和加强,另一方面使平流层低层极涡的扰动维持的时间长。行星波从对流层向平流层的持续上传是此类SSW形成机制的关键。

关键词：平流层准零风层平流层准两年周期振荡平流层中低层季节内振荡平流层爆发性增温