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[科普知识] 大气低频振荡(ISO)

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发表于 2009-5-23 14:36 | 显示全部楼层 |阅读模式
(热带)大气低频振荡是中低纬度大气振荡传输能量的一种方式,主要是指热带大气中存在30-50天准周期振荡和10-20天的准双周期振荡,也称为季节内振荡(ISO)。前者一般出现在中低纬度大气,后者一般出现在季风区内。它是热带大气中非常重要的气候变化信号,它包含了天气扰动和气候振荡,不光对于低纬度,对于中纬度地区天气的变化也有着至关重要的影响。

    一般来说,我们通常划定南北纬20度的热带大气区域作为大气低频振荡研究的区域。理论上,大气低频振荡以赤道为中心(即在赤道附近振幅最大,并往两边递减),其垂直结构可以参考沃克环流。在对流层低层辐合之处气压往往比较低,盛行上升运动,而高层则为辐散。

    热带大气低频振荡一般有如下特征:

1. 地域性:西太、南亚季风区活动最为频繁;

2. 传播特性:赤道地区东传(占大部分),远离赤道的地区存在北传或转向西传现象,而在对流层不同层面上存在不同的纬向移动情况;

3. 中纬度大气变化受到ISO影响明显,无论从对流层各个层面大气运动或者是温度、高度等变化都表现出比较显著的30-50天振荡。

    所以可以看出,对于地域性来说,ISO活动经常是在热力对流以及潜热释放比较优越的地区进行,其主要源地分别位于赤道印度洋和赤道西太平洋;而其传播方向存在一定的不确定性。

PS:注意观察下面2图的虚线(辐合线)和夏季风以及大气低频振荡区域对应关系

地面层夏季风.jpg

850夏季风活动范围.gif
    故可以大致得出结论:ISO不仅是由K波影响(向东传播),而且应该受到表面风场振荡变化、R波(斜压,从东向西传播)以及哈德莱环流潜热释放等因素相互作用所致。也是正因为有这些因素,使得它与中纬度大气变化也存在了很大的相关性。
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 楼主| 发表于 2009-5-23 14:47 | 显示全部楼层
因此,年际降水异常变化与ISO有密切的联系。下面举2个例子:

1. 印度雨季降水变化过程

    据统计,印度雨季一般有4次降水过程,中间2次为主要降水过程(偏强),首尾2次都相对比较弱。这个现象实际上就是4次季节内振荡在印度洋地区由南向北传播过程中经过印度德干高原(印度半岛)的结果。
    比如看一下第2次振荡传播的时间变化:6月中旬前期在10S,6月下旬前期达到10N,7月上旬抵达印度北部,因此整体经历了接近一个月的时间。

2. 东亚地区春-夏季降水变化过程

    气候值上显示,5月中下旬,南海夏季风爆发,雨带在华南地区建立;6月中下旬,雨带北抬至长江中下游一带,江淮、江南地区进入梅雨期;7月中旬,华北进入多雨期,江南梅雨期结束,进入盛夏伏旱期。

    可以看出,这些波动的出现,时间间隔都在30天左右,和季风的爆发存在同步现象,正好也是符合大气环流转折期的演变。因此个人认为,研究大气低频振荡,对于抓住中长期天气形势的大致预报(1个月左右)还是受益匪浅,虽然转折点附近的精确天气预报我们现在还不能完全把握。

    比如今年4月17日南海夏季风首度爆发,当时个人就预报5月下旬雨带可能于我国南方地区建立,正是把大气低频振荡作为预报的依据之一。虽然不一定可以达到入梅标准,但是5月下旬现在看来环流果真有此一变。

    但是,个人有个问题:如今的大气环流越发异常,在这种背景下,大气低频振荡会发生什么样的变化吗?周期性是否会有所改变呢?

    这边先表述一下自己的理解,比如ENSO现象和大气低频振荡肯定存在很大的联系,近赤道季风区(比如南亚、东南亚等地)显著低频振荡是ENSO暖事件发生发展的一个重要前兆,低频振荡能量偏移到更低(更高)频段和输送可能是ENSO(暖、冷事件)发生的一个重要诱发机制。但是其周期性是和大气本质特性有关(类比气候变化模式),大气特性在比较短的时间尺度内(比如几年-几十年)不会有明显变化,因此其周期性暂时不会有明显的改变。

    个人对于大气低频振荡了解有限,以上只是个人理解和看法,不足之处还请高手指正和补充,谢谢。

其他相关内容如下:

注意和QBO的区别http://www.21cma.net/thread-2660-1-5.html

K波和R波:http://www.21cma.net/thread-2478-1-5.html

东风波:http://www.21cma.net/thread-1310-1-13.html
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 楼主| 发表于 2009-5-23 15:17 | 显示全部楼层
本帖最后由 tom.hp 于 2009-6-3 09:53 编辑

找到一个官方对于ISO向北传播机制的解释(3种观点):

1.“大气——陆地相互作用”论

    陆地表面热通量导致边界层对流和引起对流带向北移动;

2. “大气——海洋相互作用”论

    先前于对流的热通量形成暖的海温,可以减小状态的稳定性,结果导致对流向北移动;

3. “R波能量迸发”论

    赤道ISO在向东传播过程中,R波的能量迸发使其向北传播。

对于向东传播机制的解释主要也有3个:

1. 赤道波——对流反馈;2. 蒸发——风反馈;3. 摩擦辐合反馈。
发表于 2009-5-25 19:47 | 显示全部楼层
怎么说低频振荡这个东西呢?

简单说,就是扔几个大小不一的石头到水面,引起的一系列能量移动与交换
发表于 2009-6-9 12:15 | 显示全部楼层
本文内容充实,且涉及到气象前沿的知识。对广大爱好者启发作用明显。
也希望借助此贴进一步的激发大家对气象的热情,让其形成一种良性循环。

本人推荐此文为精华一。
发表于 2009-7-14 17:11 | 显示全部楼层
呵呵,教练说的是大气低频振荡的经向传播,貌似还有一种纬向传播把。
发表于 2009-8-25 21:37 | 显示全部楼层
花三块钱买了一篇论文,给大家看看。

大气低频振荡研究回顾与概述.pdf

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