大尺度行星波跨赤道传播的E—P通量诊断

利用Nimbus－7卫星温度探测资料，计算了平流层和中间层的风场、位势高度扰动场，进行了行星波E－P通量分析．结果表明，中层大气中的准定常行星波，其定常分量不能跨过赤道上空的零风线，由于其幅度的起伏和相位的变化，激发的瞬变行星波分量不受赤道零风线的限制，可以从冬半球向夏半球传播，也可以从夏半球向冬半球传播．这种跨赤道传播为夏半球行星波的能量来源提供了一种解释．     

中层大气行星波的跨赤道传播

使用一个全球原始方程半谱模式,模拟了行星波的跨赤道传播。结果指出:冬半球对流层顶附近准定常行星波的幅度起伏和相位变化,可以造成中层大气行星波的跨赤道传播,并且在夏半球形成瞬变行星波。所得结果为中层大气行星波的跨赤道传播、夏半球行星波的形成和南北半球之间的耦合提供了一种物理机制。      

用全球原始方程半谱模式研究QBO对行星波传播的影响

本文建立了一个全球原始方程半谱模式,模拟了赤道上空风场准两年振荡(QBO)及其相应的副热带急流大小对冬季半球行星波向上传播及平流层突然增温的影响。结果表明,波数1的行星波在QBO东风相比西风相更易向上传播,平流层增温更快更强。波数2则相反。QBO对低纬对流层里的行星波上传的影响限制在低纬低平流层,对中高纬影响不大。     

Aura/MLS与TIMED/SABER观测全球重力波特性

大气重力波是临近空间环境主要大气波动之一,对全球环流具有重要影响。卫星上搭载的临边探测器能够探测临近空间大气温度,可用于临近空间大气重力波研究。利用2012－2014年Aura的微波临边探测器（MLS）和TIMED的红外临边探测器（SABER）的探测数据,对20~50 km高度的大气重力波扰动分布特征开展了分析研究,两种观测重力波活动基本一致,重力波随季节、纬度及高度的变化显著。冬季半球高纬度重力波扰动较强,赤道和夏季半球近赤道地区上空也存在明显重力波活动区域,夏季半球高纬度重力波扰动最弱。重力波扰动强度随高度增加。TIMED/SABER重力波扰动强度数值比 Aura/MLS略强。      

平流层冬季增温及大气中的行星波

本文利用NIMBUS-7SAMS资料分析了东经100度子午线上的两个站点(67.5°N和42.5°N)在10mb和0.0827mb高度上从1978年底至1982年间的大气温度,获得几年的平流层冬季增温结果.在1978/1979年和1981年初的冬季,高纬站点几天内出现的平流层增温最大幅度可达65K.对平流层增温的谱分析结果指出,在高纬冬季平流层有很强的16天、32夭、21天周期的行星波。中纬冬季平流层增温幅度较小,约为20K.中纬的中间层高度上整年存在有5天、8天和16天的行星波。分析研究、南、北半球不同纬度的温度随经度的分布,得出高纬冬季平流层、中间层大气温度随经度有明显的变化。波数1和波数2的波有大的幅度(主要是波数1),从高纬到低纬,波幅逐渐减小在冬季的平流层和中间层大气中,波数1和波数2的行星波在短期内可强烈增强,引起平流层冬季增温。      

中国中部低层大气行星波无线电探空仪的观测研究

通过分析武汉、宜昌和恩施气象局无线电探空仪2001-2003年的观测数据,研究了中国中部地区对流层和低平流层中行星波的特性.通过Lomb-Scargle(L-S)的周期图方法发现了周期为准16天和周期为准10天的谱分量占据着主导地位.观察发现,较大振幅的行星波振荡主要集中在5-15 km之间.准16天行星波沿纬圈向西传播,对应的纬圈波数大约为2,水平波长约为17 324.8 km,传播相速度约为-12.5 m·s-1(东向为正),通过计算准16天行星波在10 km以下相位随高度的改变可以得到其垂直波长大约为25-30 km,而在对波层顶附近其相位几乎没有发生改变,呈现出静态波特性.准10天行星波沿纬圈向东传播,对应的纬圈波数大约为4,水平波长约为8627.3 km,传播相速度约为10.0 m·s-1,垂直波长约为22-40 km.      

上随体Maxwell(UCM)流体热毛细液层弹性失稳的理论分析

通过对上随体Maxwell（UCM）流体热毛细液层线性稳定性的研究分析,发现流场会发生弹性失稳.扰动的增长速率随波数的增加而增加.与牛顿流体不同,UCM流体不存在临界Marangoni数,当波数达到某一临界值时会出现不稳定的弹性扰动波.该临界波数随弹性数和Marangoni数的增加而减小,当弹性数趋近于0时,流体即变为牛顿流体,而相应的临界波数趋于无穷.不同波数及传播方向上,弹性波的波速相同,而其增长速率在特定方向上达到最大.能量分析表明弹性波的扰动能量来自扰动应力做功.      

基于MST雷达数据的中纬对流层和低平流层大气行星波研究

通过分析中国河北香河站MST (Mesosphere-Stratosphere-Troposphere)雷达 2012-2014年的水平风场数据, 研究了北半球中纬地区对流层和低平流层 (Troposphere and Lower Stratosphere, TLS)区域大气行星波的特性. 谱分 析发现, 在这一区域准16天波和准10天波占据主导地位, 准16天波更为显著. 在 对流层区域, 行星波具有丰富的频谱成分, 活动具有间断性, 持续时间一般不 超过三个月, 并没有明显的季节性变化特征, 其中纬向分量的振幅大于经向分量. 在 平流层区域(高度17km以上), 行星波一般出现在冬季, 并且主要在纬向分量中. 通常平流层区域的振幅要小于对流层区域. 结合MERRA再分析资料分 析了强行星波传播特性, 结果表明: 2014年2-3月纬向分量中的准16天波垂 直向上传播, 垂直波长约为64km, 纬圈波数约为2, 纬向传播方向自西向东, 水平波长约为15324.7km, 对应的相速度为11.1m·s-1 (向东为正); 2014年5月纬向分量中的准10天波在10~18km高度范围内向下传播, 垂直波长约为50km, 纬圈波数约为1, 传播方向自西向东, 水平波长约为 30649.4km, 对应相速为35.5m·s-1.      

低电离层中的行星波扰动及其垂直传播

根据武昌电离层观象台接收的罗兰－Ｃ ＬＦ无线电波的传播资料，利用小波分析方法，研究了１９８５年和１９８６年冬季的低电离层中的行星波扰动及其垂直传播。结果表明：（１）两个冬季中，在７５ｋｍ和９５ｋｍ高度上，均存在明显的行星波扰动，主要成分是５－１０天和１０－２０天周期的波动，扰动幅度随高度增长，但增长值小于理论增长值；（２）在７５ｋｍ高度上的扰动和９５ｋｍ高度上的扰动，具有十分相似的扰动形态。根据行     

2009年冬季平流层爆发性增温期间行星波活动特征

利用2008年12月至2009年4月的MERRA再分析数据资料,对2009年1月下旬北半球高纬平流层发生的强增温事件以及与之相关的行星波活动进行了研究.谱分析发现,SSW发生前后极区平流层内准16天行星波活动显著.利用二维谐波拟合法分别拟合温度场准16天波4个波模（W1,W2,E1,E2）的振幅和相位,结果表明:背景西风减弱时四个波模的振幅均有不同程度的增大,且都在50°-80°N范围内的平流层中上层达到最大值;准16天W2波的增幅最大且辐合最强烈,其引起的背景流最大西风减速超过4m·-1·d-1,说明准16天W2波在该次增温事件中占主导地位;行星波传播与零风线移动关系密切,准16天W2波在中高纬地区垂直向上传播并近似呈现经向驻波结构,然后分别向极点和赤道两个方向传播,这表明中高纬地区可能是行星波的一个源区.      

Numerical modeling of inhomogeneous orographic wave influence on planetary waves in the middle atmosphere

Parameterization of dynamical and thermal effects of stationary orographic gravity waves (OGWs) generated by the Earth’s surface topography is incorporated into a numerical model of general circulation of the middle and upper atmosphere. Responses of atmospheric general circulation and characteristics of planetary waves at altitudes from the troposphere up to the thermosphere to the effects of OGWs propagating from the earth surface are studied. Changes in atmospheric circulation and amplitudes of planetary waves due to variations of OGW generation and propagation in different seasons are considered. It is shown that during solstices the main OGW dynamical and heat effects occur in the middle atmosphere of winter hemispheres, where changes in planetary wave amplitudes due to OGWs may reach up to 50%. During equinoxes OGW effects are distributed more homogeneously between northern and southern hemispheres.     

A simple model for the interhemispheric coupling of the middle atmosphere circulation

The interhemispheric coupling of the middle atmosphere general circulation is characterized by a global anomaly pattern of the zonal-mean temperature. This pattern reflects an anomalous stratospheric and mesospheric residual circulation, in which a weaker (stronger) stratospheric winter circulation is linked to an upward (downward) shift of its upper mesospheric branch reaching from the summer to the winter pole. This phenomenon is robust in observational data and several middle atmosphere general circulation models. In the present study, the recently proposed mechanism of the interhemispheric coupling is unequivocally proven within the framework of a zonally symmetric model that excludes any additional effects due to resolved waves and non-zonally propagating gravity waves. Two simulations are conducted that differ in the strength of the polar vortex. A weaker polar vortex results in a downward shift of the winter mesospheric gravity wave drag. This leads to changes also in the summer upper mesosphere via a feedback solely between gravity wave breaking and the zonal-mean state. The accompanying temperature anomaly reproduces the pattern of the interhemispheric coupling.     

Planetary wave transience effects on the zonal mean flow: simulations with the COMMA-LIM model

A 3D circulation model has been used to investigate the role of the quasi two-day wave propagation, its dissipation and variability in the formation of the middle atmosphere zonal mean circulation. According to linear theory, the accelerations due to dissipation of steady planetary waves are relatively weak. This study shows that the transient quasi two-day wave is able to shift the summer jet towards the equator thereby attenuating the seasonal weakening of the westward jet.     

AIRS观测资料研究全球平流层重力波特性

利用2012—2014年1月和7月AIRS（Atmospheric Infrared Sounder）第79通道的观测数据,分析了平流层重力波活动强弱的全球分布以及重力波发生频率的全球分布;分析了重力波活动随纬度和经度的变化特征,给出了重力波活动在全球范围内的热点区域及其活动强度;对比了白天与夜间的重力波活动强度及发生频率.研究表明重力波活动强度呈现出随纬度变化的特征,在低纬度地区（0°—30°）,冬季半球重力波活动强度低,夏季半球重力波活动高;在中高纬度地区,冬季半球重力波活动强度高而夏季半球重力波活动强度低.在1月,全球重力波活动有4个突出的热点区域,分别为50°N附近欧洲大陆与大西洋交接地带、北美洲与大西洋交接地,20°S附近南美洲与大西洋交接地区、非洲与印度洋交接地区.在7月,重力波活动突出的地方为巴塔哥尼亚至南极半岛地区,以及50°S和75°E附近的印度洋区域.重力波活动强度在夜间大于白天,但是夜间的强重力波活动区域小于白天.      

Time variations of dynamical processes in the midlatitude upper mesosphere — lower thermosphere

Complex studies with the use of spectrum and harmonic analysis allow determination of wave disturbances in the prevailing and tidal wind, and also mesoscale short period oscillation intensity per unit mass. We particularly find enhanced periods of 4–6, 9–12, 15–20, 25–30 days, which are typical for planetary waves in the lower and middle atmosphere of the Earth. We also reveal the non-linear character of vertical amplitude and phase profiles for wave disturbances with planetary wave scales in the prevailing, tidal and short period oscillation intensity. This non-linearity is interpreted as a consequence of the non-linear interaction of waves such as internal gravity waves, tides and planetary waves among themselves and with background movements.