突然纬度ITCZ季风爆发的运动

的热带辐合区(ITCZ)是风收敛并上升到表面的位置向上的哈德利/沃克环流。潜在的释放热量在ITCZ驱动哈德利/沃克环流。换句话说,ITCZ的一部分哈德利/沃克环流。ITCZ的纬度位置和强度影响热带风表面分布,进而影响海气界面交互。后者是厄尔尼诺现象中发挥至关重要的作用。内的对流在印度洋和西太平洋ITCZ动力学振荡,称为Madden-Julian振荡()MJO就可。最强MJO就可当ITCZ赤道。这样的年度周期ITCZ纬度的运动决定的季节性变化强度MJO就可。

因为它的重要性的纬度位置ITCZ吸引了许多著名的研究人员的注意,比如恰尼(1971)。恰尼的ITCZ的纬度位置理论是建立在他的CISK理论(第二类条件不稳定;恰尼Eliassen, 1964;和Ooyama 1964),用来解释热带cyclo-genesis。Chaney ITCZ理论是他的地带性意味着版本CISK想法。根据CISK,天气尺度对流依靠摩擦诱导边界层辐合(即Ekman抽),因此倾向于高纬度地区,即两极。恰尼也调用的水分供应在赤道的热带高于在极地地区。这两个因素的妥协使ITCZ纬度的位置接近,但不是在赤道。

恰尼在ITCZ理论是很有影响力的。许多人采用或美化它(参见附录曹国伟和陈,2004)。然而,恰尼的ITCZ理论及其分支是在冲突与aqua-planet(美联社)实验的烟灰墨(1991),Kirtman和施耐德(1996),曹国伟(2000)和曹国伟和陈(2001,2004)。这些研究人员使用AP模型与统一的海表面温度(SST)和太阳角——取消第二个因素恰尼的理论,获得了ITCZ或赤道附近(约14°N和S)而不是对极地地区,作为第一因素恰尼ITCZ的理论预测。c与我们的主题相关的是该地区靠近赤道(例如从4°8°),或很少,由美联社ITCZ访问,提供明确的指示多重平衡。

cCharney CISK理论意识到问题在他生命的最后几年(荒川个人沟通)。

以下是作者的解释(从曹国伟和陈,2004)AP模型结果。AP模型与均匀风场和太阳角度会统一时间上降水如果地球自转速度,Q,被设置为0,因为没有问,一个地球上的另一个位置。当使用地球的真正的转速时,对流发现喜欢的纬度。来解释这些首选纬度,应该看看对流的原因,即垂直不稳定的科氏参数结果阴性;换句话说,平方惯性重力波的频率,w2 = f2 + a2 N 2 + |,变成负的,对流发生【情商。吉尔(8.4.23),1982]。f, N2是垂直稳定,| |稳定是由于摩擦,和一个垂直的比例尺度波的水平标尺或对流细胞。f2被添加到一个项与N2 w2的定义表明,f2 N2同等影响对流;看到曹国伟和陈(2001)等价的一个解释。当大,对于个人云小水平尺度,f2可以忽略。然而,当我们考虑天气尺度对流系统在ITCZ f2不是可以忽略不计。f的等效到N使赤道ITCZ的吸引子。因此当N2是全球统一的,w2最低在赤道。这意味着对流或ITCZ,应该发生在赤道——这是第一次的效果在ITCZ f。 In an AP model convection must occur somewhere, given the destabilizing effects of radiative cooling and the surface明智的和潜热通量。对流,或更一般的ITCZ,发生在大气的纬度是最不稳定,即dw2 / d = 0美元,美元的纬度。这意味着ITCZ发生在纬度-df2 / d平衡美元d (a2 N2) / d $,如果f | |被忽略。N2是减少蒸发的边界,由切向风分量增强边界层,反过来,是引起科氏参数——这是第二个f的效果。因此,波兰人是ITCZ的附加流动。

d (a2N2) / d $的纬向梯度f-modified表面wind-evaporation反馈机制(a2的作用仍有待研究)。不幸的是,它仍然是一个非常困难的挑战,如果不是不可能的话,得到的解析表达式(a2N2) / d $。稳定的个人云,N2等于gdln0 / dz,其中0是潜在的温度(或等价的潜在的饱和大气温度);但对天气尺度云系统(或在这个模型中,个人云并不是模拟积云parame-trization用于表示一个云),N2应垂直稳定积云集合体,而不是个人的云。因此,N2没有已知的简单易处理的解析表达式。因此,必须寻求其他方式来推进调查,我们很快就会讨论。

梯度df2 / d可以确定为迫使美元由于ITCZ吸引子在赤道,和d (a2N2) / d美元迫使由于其他流动在两极。前者梯度等于8 q2罪因为美元,并由曲线表示在图5(一个);后者梯度是由曲线在图5 B (a)。在这图横坐标的年代,ITCZ的纬度。由于曲线有一个已知的解析形式,不依赖于模型设计,这是容易理解的。然而,曲线B没有已知的解析形式;它是通过数值实验结果和理论构造参数。曲线B取决于N2的方式是影响模型设计,特别是通过物理模型的设计。因为曲线B代表吸引力在对流系统由于吸引子在两极通过f的第二个效应,它是零在两极,吸引子的中心。的梯度曲线B也取决于f -记住a2 N2的梯度,和a2 N2影响f。换句话说,取决于(曲线B。 This gives Curve B a maximum at the equator. However, since the convective system is fairly sizeable,

情商30°N

图5(一个)。原理图显示的力量作用于ITCZ两种类型的吸引力。固体之间的差异和虚曲线胸罩位于赤道附近的山坡上。

当它的中心接近赤道的系统是在另一个半球的一部分;因此,它也经历另一极的吸引力。因此,B曲线必须是零在赤道,那里的景点由于两极取消。这是图5所示(b),短划线是f的吸引力由于第二效应如果对流系统的大小不占。坚实的曲线,曲线B -的运行平均虚曲线的平均窗口大小的热带天气系统,代表了净吸引经验丰富的对流系统。

曲线B的依赖在积云方案见图5(一个)。胸罩和Bmca,代表曲线B当放松荒川和舒伯特方案(RAS, Moorthi和苏亚雷斯,1992)和Manabe湿润con-vective调整(MCA)方案,分别。至于胸罩和Bmca的相对高度,让我们先回想一下,曲线B代表f-modified的纬向梯度表面热通量。当f大,表面的风往中心的天气尺度对流系统(ITCZ的成分)开发一个更大的切向风分量,这增加了风速,从而增强了表面热通量。对流细胞模拟与MCA通常小于模拟RAS和更快的表面风速对流系统的中心为表面风不允许足够的时间完全由科里奥利参数修改允许切向风分量完全开发。因此,曲线在MCA小于B

图5 (b)。示意图显示曲线B(实线)的纬向运行意味着向两极的吸引力的大小。

下拉。看到曹国伟和陈(2004)为一个更详细的讨论。如果条件对RAS积云参数化方案,边界层相对湿度必须超过一个临界值为了操作方案,然后这个关键值从90%上升到95%,B将从胸罩Bmca和曲线。为90%,标准不强加限制拉得多,但在95%的限制是强大到足以使RAS表现更像MCA。MCA需要饱和模型的相邻两个层面来操作,因此相当严格。在图5中(a),曲线B从Bmca胸罩,拦截曲线之间的位置和曲线B -即ITCZ的位置保持在赤道,直到曲线的斜率B在赤道超过曲线在赤道。然后赤道不再是一个稳定平衡位置,和ITCZ跳跃的纬度其他拦截,p .这个跳非常快,因为ITCZ拉在“自由落体”大两条曲线之间的区别。另一方面,当曲线B减少从内衣到Bmca,点P -或ITCZ的峰值逐渐向赤道移动直到此刻曲线B会低于曲线a P消失,和国家跳向赤道。但是,在这种情况下,两条曲线之间的差异远远小于在ITCZ跳离赤道,包括b曲线上升。因此,ITCZ的移动回到赤道并不突然。

上述扣除所实验图6所示(一个),在边界层相对湿度标准是保持在90%的第一个200天,是改变线性时间95%在接下来的100天,然后保持不变的提醒实验。正如预期的那样,一开始实验的图6所示(一个)ITCZ远离赤道,然后移动到赤道逐渐随着RH标准是增加。模拟ITCZ的事实是不对称对赤道在第一阶段的实验中还有待解释。图6 (b)显示了一个相同的实验的结果除了90%和95%的价值交换。在这个实验中突然远离赤道,一场灾难的特征。同时,在另一个实验中,

图6 (a)。纬向平均降水速度(毫米/天)在一个美联社全球试验与暂时制服SST (29°C)和太阳能使用RAS角。关键边界层湿度设置在第一个200天,90%改为95%线性在接下来的100天。

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