近十年北半球风场的结构特征对大气环流的热量和动量影响分析

康潆文

【摘 要】本文利用NCEP/NCAR风场再分析资料对近十年北半球风场的结构特征对大气环流的热量和动量的影响进行了分析，结果表明由于三圈环流的存在，将赤道地区的热量和动量向两极输送，使高纬地区的热量和动量得到补充，进而使大气维持相对稳定的状态。

【关键词】近十年；结构特征；大气環流

北半球风场的结构特征是影响大气环流的一个重要因素，大气环流是全球范围内大尺度大气的基本状况，它也是天气现象发生发展及移动的必要条件。由于大气环流的存在，使赤道与两极之间进行着动量和热量的交换，同时也直接影响着我国的气候特征和天气变化。李崇银等对南海夏季风的研究发现伴随着大气环流的演变，其风场具有极其显著的变化。陶诗言等发现梅雨期与大气环流的季节变化有着密切联系。

一、北半球冬季风场的结构特征

（一）北半球冬季风场的水平结构特征

图a、b是近十年北半球冬季风场的水平分布图，其中正值代表西风，负值代表东风。从图中可以看出北半球冬季从低层（850hpa）到高层（200hpa）西风明显加强。在高层（200hpa）可以明显的看出存在一个很强的西风急流，而且在200hpa图中可以分析出明显的东亚大槽和北美大槽，其中东亚大槽大约位于120°E左右，欧洲浅槽较弱。图中可以看出在槽的下方配合着强西风。在底层（850hpa）图中可以明显的看出在30°N和60°N附近有东西风分界带，即0-30°N之间盛行东风，30°N-60°N之间盛行西风，60°N-90°N之间又以弱东风为主。

（二）北半球冬季风场的垂直结构特征（如图c、d所示）

图c、图d是近十年北半球风场的垂直分布图，其中正值代表南风，负值代表北风。分别为近十年北半球纬向风的垂直分布和近十年北半球经向风的垂直分布，比较两图可以看出纬向风远大于经向风。从纬向风图中可以看出，风速大值中心大致位于30°N，200hpa附近。在0-30°N之间从低层到高层由东风变为西风，在30°N-60°N之间从低层到高层主要盛行西风为主，在60°N-90°N之间从低层到高层又以弱东风为主。这和风场的水平分布恰好可以对应上。从经向风图中可以看出，在0-30°N之间低层以北风为主，高层则为南风，构成一个正环流圈即哈德来环流，强度较强。在60°N-90°N之间则为一个很弱的极地环流。在30°N-60°N之间低层为南风，高层为北风，强迫出一个负环流圈即费雷尔环流，强度较弱。

二、北半球夏季风场的结构特征

通过对近十年北半球NCEP/NCAR风场再分析资料进行分析，并将分析结果与冬季风场的结构特征进行比较可知夏季西风带的位置明显北移，这是由于太阳直射点在季节变化下是有相应的移动的结果造成的，太阳直射点在夏季向北移动，因此西风带位置也随之北移。此外，在夏季西风也会明显减弱。

三、结论

（一）北半球的纬向风带由于季节的变化其位置也有相应的变化，原因太阳直射点在季节变化下是有相应的移动。（热量的作用）

（二）在低纬地区附近所受到的太阳辐射较多，空气密度较小，气压随高度递减较慢，在对流层上部形成了由赤道指向极地的气压梯度力。在北半球高空空气在气压梯度力的作用下由赤道向北移动（200hPa），空气离开赤道后由于受到地转偏向力的作用在北半球逐渐转变为向东运动（偏西风），约在30°N附件达到平衡形成较大的西风带。在30°N附近空气堆积下沉，下沉的空气分别向南北分散，向南的空气逐渐形成偏东风（东北信风），在赤道位置南北辐合形成东风带（哈德来环流）。（850hPa）向北支流逐渐形成偏西风，与极地南下的冷空气在60°N相遇被迫抬升（极锋）。当达到对流层上部又南北分流，向南支流在30°N堆积下沉，形成与哈德来环流方向相反的环流（费雷尔环流）。向北支流继续向极地运动（偏西）。最后在极地下沉（极地环流）。

（三）由于三圈环流的存在，将赤道地区的热量和动量向两极输送，使高纬地区的热量和动量得到补充，进而使大气维持相对稳定的状态。

【参考文献】

[1]李崇银， 屈昕. 伴随南海夏季风爆发的大尺度大气环流演变[J]. 大气科学， 2000， 24（1）：1-14.

[2]陶诗言， 赵煜佳， 陈晓敏. 东亚的梅雨期与亚洲上空大气环流季节变化的关系[J]. 气象学报， 1958（2）.