近十年北半球風場的結構特征對大氣環流的熱量和動量影響分析

康瀠文

【摘 要】本文利用NCEP/NCAR風場再分析資料對近十年北半球風場的結構特征對大氣環流的熱量和動量的影響進行了分析，結果表明由于三圈環流的存在，將赤道地區的熱量和動量向兩極輸送，使高緯地區的熱量和動量得到補充，進而使大氣維持相對穩定的狀態。

【關鍵詞】近十年；結構特征；大氣環流

北半球風場的結構特征是影響大氣環流的一個重要因素，大氣環流是全球范圍內大尺度大氣的基本狀況，它也是天氣現象發生發展及移動的必要條件。由于大氣環流的存在，使赤道與兩極之間進行著動量和熱量的交換，同時也直接影響著我國的氣候特征和天氣變化。李崇銀等對南海夏季風的研究發現伴隨著大氣環流的演變，其風場具有極其顯著的變化。陶詩言等發現梅雨期與大氣環流的季節變化有著密切聯系。

一、北半球冬季風場的結構特征

（一）北半球冬季風場的水平結構特征

圖a、b是近十年北半球冬季風場的水平分布圖，其中正值代表西風，負值代表東風。從圖中可以看出北半球冬季從低層（850hpa）到高層（200hpa）西風明顯加強。在高層（200hpa）可以明顯的看出存在一個很強的西風急流，而且在200hpa圖中可以分析出明顯的東亞大槽和北美大槽，其中東亞大槽大約位于120°E左右，歐洲淺槽較弱。圖中可以看出在槽的下方配合著強西風。在底層（850hpa）圖中可以明顯的看出在30°N和60°N附近有東西風分界帶，即0-30°N之間盛行東風，30°N-60°N之間盛行西風，60°N-90°N之間又以弱東風為主。

（二）北半球冬季風場的垂直結構特征（如圖c、d所示）

圖c、圖d是近十年北半球風場的垂直分布圖，其中正值代表南風，負值代表北風。分別為近十年北半球緯向風的垂直分布和近十年北半球經向風的垂直分布，比較兩圖可以看出緯向風遠大于經向風。從緯向風圖中可以看出，風速大值中心大致位于30°N，200hpa附近。在0-30°N之間從低層到高層由東風變為西風，在30°N-60°N之間從低層到高層主要盛行西風為主，在60°N-90°N之間從低層到高層又以弱東風為主。這和風場的水平分布恰好可以對應上。從經向風圖中可以看出，在0-30°N之間低層以北風為主，高層則為南風，構成一個正環流圈即哈德來環流，強度較強。在60°N-90°N之間則為一個很弱的極地環流。在30°N-60°N之間低層為南風，高層為北風，強迫出一個負環流圈即費雷爾環流，強度較弱。

二、北半球夏季風場的結構特征

通過對近十年北半球NCEP/NCAR風場再分析資料進行分析，并將分析結果與冬季風場的結構特征進行比較可知夏季西風帶的位置明顯北移，這是由于太陽直射點在季節變化下是有相應的移動的結果造成的，太陽直射點在夏季向北移動，因此西風帶位置也隨之北移。此外，在夏季西風也會明顯減弱。

三、結論

（一）北半球的緯向風帶由于季節的變化其位置也有相應的變化，原因太陽直射點在季節變化下是有相應的移動。（熱量的作用）

（二）在低緯地區附近所受到的太陽輻射較多，空氣密度較小，氣壓隨高度遞減較慢，在對流層上部形成了由赤道指向極地的氣壓梯度力。在北半球高空空氣在氣壓梯度力的作用下由赤道向北移動（200hPa），空氣離開赤道后由于受到地轉偏向力的作用在北半球逐漸轉變為向東運動（偏西風），約在30°N附件達到平衡形成較大的西風帶。在30°N附近空氣堆積下沉，下沉的空氣分別向南北分散，向南的空氣逐漸形成偏東風（東北信風），在赤道位置南北輻合形成東風帶（哈德來環流）。（850hPa）向北支流逐漸形成偏西風，與極地南下的冷空氣在60°N相遇被迫抬升（極鋒）。當達到對流層上部又南北分流，向南支流在30°N堆積下沉，形成與哈德來環流方向相反的環流（費雷爾環流）。向北支流繼續向極地運動（偏西）。最后在極地下沉（極地環流）。

（三）由于三圈環流的存在，將赤道地區的熱量和動量向兩極輸送，使高緯地區的熱量和動量得到補充，進而使大氣維持相對穩定的狀態。

【參考文獻】

[1]李崇銀， 屈昕. 伴隨南海夏季風爆發的大尺度大氣環流演變[J]. 大氣科學， 2000， 24（1）：1-14.

[2]陶詩言， 趙煜佳， 陳曉敏. 東亞的梅雨期與亞洲上空大氣環流季節變化的關系[J]. 氣象學報， 1958（2）.