本文選題：中間層-低熱層 + 周日潮汐��； 參考：《武漢大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：中層大氣到熱層的過渡區(qū)域被稱作中間層-低熱層區(qū)域(Mesosphere and Low Thermosphere,簡稱MLT)。大氣潮汐、行星波都是該區(qū)域的主要擾動,而這些擾動可以體現(xiàn)在大氣風(fēng)場,溫度場,氣輝等。他們既可以改變區(qū)域的背景流,也能發(fā)生相互作用,影響其他波動振幅的大小和周期,對于中間層-低熱層區(qū)域的動力學(xué)過程和能量傳輸起到了非常重要的作用。探究潮汐、行星波的季節(jié)變化、年際變化、空間分布、相互作用、可能的源、傳播和模式研究,有利于更廣泛、深入地描述中間層-低熱層區(qū)域的動力學(xué)過程和能量傳輸。流星雷達(dá)和中頻雷達(dá)目前用于觀測中間層-低熱層區(qū)域的主要地基觀測手段。本文基于Andes站點(diǎn)(30.3°S,70.7°W)流星雷達(dá)的2010到2014年的水平風(fēng)場數(shù)據(jù),分析了 Andes上空中間層-低熱層區(qū)域(80到100公里)范圍的背景風(fēng)場,周日潮汐、半日潮汐、準(zhǔn)十六天行星波和準(zhǔn)兩天行星波的季節(jié)變化特性和空間分布規(guī)律。關(guān)于潮汐,本文將背景、潮汐分析結(jié)果分別與HWM-07(Hrizonal Wind Model)模式數(shù)據(jù)和 GSWM-00(Global Scale Wave Model)模式數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,并結(jié)合雙譜分析的結(jié)果,進(jìn)一步研究行星波與潮汐間的相互作用。關(guān)于行星波,本文利用再分析水平風(fēng)場數(shù)據(jù)分析結(jié)果作為流星雷達(dá)觀測數(shù)據(jù)分析結(jié)果的補(bǔ)充,更為全面呈現(xiàn)準(zhǔn)十六天行星波的季節(jié)特性和空間分布,結(jié)合緯向背景風(fēng)場討論了緯向背景風(fēng)場對于行星波的影響,最后利用OLR(Outgoing Longwave Radiation,簡稱 OLR)數(shù)據(jù)和再分析 UV(Ultra-Violet,簡稱UV)輻射數(shù)據(jù),討論行星波的源。主要的分析結(jié)果和討論如下:1.Andes上空中間層-低熱層區(qū)域的水平風(fēng)場從80到100公里高度,月平均經(jīng)向風(fēng)場在5到8月份都是南向風(fēng),最大南向風(fēng)風(fēng)速出現(xiàn)在6月份的89公里處,約為-11 m·s-1,而在10到2月份,幾乎都是北向風(fēng),最大風(fēng)速約為13 m·s-1。月平均緯向風(fēng)場,全年主要以東向風(fēng)為主,只有少數(shù)月份的少數(shù)高度為西向風(fēng),風(fēng)速范圍為-14 m·s-1到32m·s-1。HWM-07模式計(jì)算的月平均經(jīng)向風(fēng)場變化范圍為-4 m·s-1到6 m·s-1,月平均緯向風(fēng)場變化范圍為-20 m·s-1到37 m·s-1。HWM-07模式結(jié)果與雷達(dá)觀測值的季節(jié)變化和空間分布,大體一致,但也有明顯不同的地方,經(jīng)向風(fēng)95公里以上北向風(fēng)的季節(jié)變化、北向風(fēng)峰值所在高度;緯向風(fēng)中西向風(fēng)時空分布;水平風(fēng)場風(fēng)變化范圍。水平風(fēng)場的Lomb-Scargle譜分析結(jié)果顯示,該區(qū)域水平風(fēng)場的最主要擾動是周日潮汐,此外,我們還發(fā)現(xiàn)水平風(fēng)場中存在著半日潮汐,三分之一日潮汐,兩天波。2.Andes上空中間層-低熱層區(qū)域的潮汐關(guān)于周日潮汐,實(shí)際觀測顯示周日潮汐呈上傳趨勢。波振幅呈現(xiàn)雙峰結(jié)構(gòu),經(jīng)向分量月平均振幅峰值出現(xiàn)在3月份的96公里處,峰值約為51 m·s-1,次峰出現(xiàn)在9月份的93公里處,振幅約為40 m.s-1;周日潮汐緯向分量月平均振幅的峰值出現(xiàn)在3月份,所在高度為94公里,振幅約為44 m·s-1,次峰出現(xiàn)在9月份93公里處,振幅約為37 m.s-1。實(shí)際觀測結(jié)果與GSWM-00模式結(jié)果的時空分布都呈現(xiàn)出了雙峰結(jié)構(gòu)。模式結(jié)果和實(shí)際觀測在峰值所在月份、峰值所在高度等。關(guān)于半日潮汐方面。季節(jié)變化上,半日潮汐經(jīng)向分量的振幅呈現(xiàn)夏季最強(qiáng),冬季最弱的季節(jié)變化特征;半日潮汐緯向分量的振幅則呈現(xiàn)出秋冬季節(jié)較強(qiáng),春夏較弱的季節(jié)變化特征。高度上,半日潮汐經(jīng)向分量的振幅和緯向分量的振幅都大致呈現(xiàn)出隨高度升高而增大的變化趨勢。并且,半日潮汐緯向分量的振幅峰值顯著大于半日潮汐經(jīng)向分量的振幅峰值。觀測結(jié)果表明,半日潮汐經(jīng)向分量月平均振幅峰值出現(xiàn)在1月份98公里處,大小約為22 m.s-1;半日潮汐緯向分量月平均振幅峰值出現(xiàn)在9月份100公里處,大小約為31m · s-1。根據(jù)雙譜分析的結(jié)果,我們發(fā)現(xiàn)并證實(shí)了 Andes上空中間層-低熱層區(qū)域發(fā)生了潮汐與行星波間的相互作用。3.Andes上空中間層-低熱層區(qū)域的行星波首先描述準(zhǔn)十六天行星波。流星雷達(dá)觀測結(jié)果顯示,準(zhǔn)十六天行星波經(jīng)向分量振幅弱于緯向分量的振幅,并且經(jīng)向分量和緯向分量振幅的時空分布有所不同。本文主要對比了 2010年和2012年的觀測結(jié)果。經(jīng)向上,兩年位于80公里附近的觀測結(jié)果在7、8月份都出現(xiàn)了一個波振幅峰值;緯向上,5月份85到90公里處,都出現(xiàn)了波振幅峰值。時間上,準(zhǔn)十六天行星波波振幅峰值主要出現(xiàn)在4到9月份,高度上,振幅隨高度的變化并不規(guī)律。但根據(jù)這兩年觀測結(jié)果,可以發(fā)現(xiàn),振幅峰值主要出現(xiàn)在90公里以下。歐洲中期天氣預(yù)報中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,簡稱 ECWMF)數(shù)據(jù)結(jié)果顯示,準(zhǔn)十六天行星波經(jīng)向分量振幅弱于緯向分量的振幅;準(zhǔn)十六天行星波經(jīng)向分量和緯向分量振幅的時空分布相似,在氣壓范圍225到250hpa的時間剖面上,經(jīng)向分量和緯向分量都呈現(xiàn)出較大振幅,而在低氣壓(即相對較高高度處)的6到9月份也會出現(xiàn)較大振幅,除了 2013年,其余四年中準(zhǔn)十六天行星經(jīng)向分量和緯向分量波振幅峰值出現(xiàn)的氣壓范圍完全相反。此外,觀測結(jié)果還顯示,準(zhǔn)十六天行星經(jīng)向分量和緯向分量的振幅峰值呈現(xiàn)出較為明顯的反相的年際變化。對比背景風(fēng)場發(fā)現(xiàn),準(zhǔn)十六天波波振幅強(qiáng)弱受到了背景風(fēng)場的影響,一些西向風(fēng)出現(xiàn)位置相對應(yīng)的準(zhǔn)十六天波波振幅明顯變?nèi)酢５乇淼乇順O紫外輻射準(zhǔn)相較于向外長波輻射對十六天波波振幅影響更加顯著,與UV輻射準(zhǔn)十六天波波振幅峰值出現(xiàn)月份相對應(yīng)的一些準(zhǔn)十六天行星波緯向分量的波振幅出現(xiàn)了明顯的增強(qiáng)。最后討論準(zhǔn)兩天行星波。根據(jù)流星雷達(dá)觀測結(jié)果,準(zhǔn)兩天行星波經(jīng)向分量的振幅峰值普遍強(qiáng)于緯向分量的振幅峰值,并且準(zhǔn)兩天行星波經(jīng)向分量和緯向分量在1月份下旬的振幅峰值都大于12月份下旬的振幅峰值。準(zhǔn)兩天行星波經(jīng)向分量峰值出現(xiàn)在1月份的93公里處,約為45 m·s-1,緯向分量峰值出現(xiàn)在1月份的99公里處,約為18 m·s-1。經(jīng)向分量和緯向分量的振幅呈現(xiàn)的時空分布有所不同,緯向分量振幅在7月份還出現(xiàn)了明顯的次峰,這是經(jīng)向上所沒有出現(xiàn)的。
[Abstract]:The transition region of the middle atmosphere to the thermal layer is referred to as an intermediate layer - low thermal sphere ( MLT ) . In this paper , the seasonal characteristics and spatial distribution of the intermediate - low - heat - layer region are discussed . The results of the analysis are as follows : 1 . The horizontal wind field in the middle - low - heat - layer region is from 80 to 100 km , and the monthly average wind field is the south wind in May to August . The peak value of the monthly mean monthly mean amplitude in the horizontal wind field is -4 m 路 s - 1 to 37 m 路 s - 1 . The peak value is about 40 m 路 s - 1 . The peak value of the monthly average amplitude in the horizontal wind field is about 40 m 路 s - 1 . On the basis of the results of the two - year observation , the amplitude of the wave amplitude of the quasi - 16 - day planetary wave is weaker than that of the zonal component . The results show that the amplitude of the quasi - sixteen - day planetary wave is weaker than the amplitude of the zonal component .

【學(xué)位授予單位】：武漢大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：P433

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本文編號：1779555