辐散大气中行星波传播新理论及其在亚澳季风区的特征分析

There is not only close relationship between members of the local circulation system over the Asian-Australian monsoon (AAM) region, but also effect of the atmospheric teleconnections forced by the sources over other regions on them. The important role of the planetary wave propagation in the variability of the AAM circulations is indicated by the understanding of the wave energy dispersion as the cause of teleconnections. However, the existed theory of planetary wave propagation is still limited with incomplete consideration of the basic flow and divergent effect. As a result, the departures between the regular patterns of planetary wave propagation derived from the existed theory and those in the real atmosphere are generated. Therefore, a new theory of planetary wave propagation in divergent atmosphere based on the horizontal non-uniform basic flow will be established with the support of this program. Then, the propagation characteristics will be analyzed using the observation data, the different influences of the basic flow and divergent effect on the planetary wave propagation over the AAM region will be evaluated by numerical experiments using theoretical model and atmospheric general circulation model. These work will give us important implications of the regular patters of wave propagation over the AAM region, provide theoretical basis and scientific suggestion for better understanding of the interactions between Asian-Australian monsoon systems.

亚澳季风区的局地环流系统，不仅各成员之间存在密切联系，还受到其他区域强迫出的大气遥相关的影响，而多数遥相关型被认为是行星波能量频散形成的，由此可见行星波传播对亚澳季风环流系统的变异具有重要作用。然而现有的行星波传播理论仍然存在缺陷和不足，没有全面地考虑基本场和辐散效应，因此得到的行星波传播规律与实际情况仍存在差异。本项目将基于水平非均匀基流，建立有辐散大气中行星波传播新理论，结合实际资料分析其传播特征，并采用理论模型和大气环流模式进行数值试验，分析和评估亚澳季风区背景流和辐合辐散效应对行星波传播的影响，揭示实际大气中亚澳季风区行星波传播特征，为更清楚地认识亚澳季风区各环流系统相互作用的本质提供理论依据和科学指导。

在传统Rossby波传播理论基础上，建立了基于无辐散非均匀基本气流定常波和非定常波水平传播理论，在此基础上论证了包含径向背景流的水平非均匀基流相对不包含径向背景流的情况具有使得波动传播范围增大、改变其传播路径、可描述其倾斜结构等方面的优势，考察了对流层高低层实际气候背景场中南、北半球热带定常波传播路径，发现越赤道气流对定常波穿越热带东风带起着决定性作用，亚澳季风区是越赤道传播的主要通道，为理解亚澳季风系统相互作用提供了理论基础。通过对比两种考虑辐散作用的理论模型，分析了其优势和不足，初步建立了准地转正压位涡守恒为基础的非均匀基本气流中行星波水平传播理论，研究了背景场的辐合辐散对波动振幅的影响。. 在跨半球定常波传播理论基础上，利用观测资料分析了北半球冬夏季对流层高层流函数场的遥相关型，发现冬季、夏季均存在跨东风带的遥相关型，波射线路径和正压、斜压模型结果说明定常波跨越东风带的能量频散是其中的可能机制；揭示了北半球夏季北印度洋-西北太平洋区域对流活动反向变化的模态及其与东亚季风、降水以及南半球环。流和气候异常之间的关系。这些研究为项目理论研究提供了应用出口和物理实体，有助于认识亚澳季风系统间的相互作用。. 围绕项目研究目标，项目执行期间完成受项目资助的论文6篇，已经发表（含录用）SCI论文4篇，CSCD论文1篇。参加国际国内学术交流4次。