Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Các tham số sóng trọng lực quán tính cho tầng bình lưu từ dữ liệu radiosonde trên toàn bộ Trung Quốc
Tóm tắt
Việc xác định các tham số sóng trọng lực (GW) cho tầng bình lưu là rất quan trọng đối với các mô hình lưu thông khí quyển toàn cầu. Các tham số này chủ yếu được xác định từ các phép đo. Trong nghiên cứu này, chúng tôi điều tra sự biến đổi của hoạt động GW quán tính theo mùa và vĩ độ trong tầng bình lưu dưới (18-5 km) ở Trung Quốc, sử dụng dữ liệu radiosonde với độ phân giải dọc cao trong suốt 2 năm. Tám trạm radiosonde đã được lựa chọn trên khắp Trung Quốc, với phạm vi vĩ độ từ 22° đến 9° Bắc. Các phân tích cho thấy rằng năng lượng GW trong tầng bình lưu dưới ở Trung Quốc có sự biến đổi mùa rõ rệt và phân bố theo chiều meridian, tương tự như ở các khu vực khác trên toàn cầu. Năng lượng GW cao nhất vào mùa đông và thấp nhất vào mùa hè; nó giảm dần với việc tăng vĩ độ. Sự biến động vận tốc theo kinh độ và vĩ độ gần như giống nhau, cho thấy rằng năng lượng GW là đồng hướng ngang. Thông thường, 85% phân bố bước sóng dọc tập trung giữa độ cao từ 1 đến 3 km, với giá trị trung bình là 2 km; điều này gần như không thay đổi theo vĩ độ. Hơn 80% tất cả các bước sóng ngang xảy ra trong khoảng từ 100-00 km, với giá trị trung bình là 450 km; chúng cho thấy sự giảm dần yếu với việc tăng vĩ độ, dẫn đến sự khác biệt khoảng 40 km trong khoảng vĩ độ từ 22° đến 9° Bắc. Tỷ lệ giữa bước sóng ngang và bước sóng dọc khoảng 200:1, điều này ngụ ý rằng các GW quán tính trong tầng bình lưu dưới lan truyền theo các mặt phẳng gần như ngang. Tỷ lệ giữa tần số riêng của chúng với tham số Coriolis giảm theo việc tăng vĩ độ; hầu hết các giá trị nằm trong khoảng từ 1 đến 2, với giá trị trung bình là 1.5. Nghiên cứu về hướng lan truyền của năng lượng GW cho thấy rằng phần lan truyền lên chiếm hơn 60% tại tất cả các trạm. Ngược lại, hướng lan truyền ngang là khác biệt rõ rệt và chủ yếu dọc theo hướng gió chính; sự dị biệt này giảm dần theo vĩ độ.
Từ khóa
#sóng trọng lực #tầng bình lưu #dữ liệu radiosonde #hoạt động quán tính #mô hình khí quyểnTài liệu tham khảo
Alexander M J, Geller M, McLandress C. 2010. Recent developments in gravity-wave effects in climate models and the global distribution of gravity-wave momentum flux from observations and models. Q J Roy Meteor Soc, 136: 1103-124
Alexander M J, Pfister L. 1995. Gravity wave momentum flux in the lower stratosphere over convection. Geophys Res Lett, 22: 2029-032
Alexander M J. 1998. Interpretations of observed climatological patterns in stratospheric gravity wave variance. J Geophys Res, 103: 8627-640
Allen S J, Vincent R A. 1995. Gravity wave activity in the lower atmosphere: Seasonal and latitudinal variations. J Geophys Res, 100: 1327-350
Bian J C, Chen H B, Lu D R. 2004. Statistics of gravity wave spectra in the lower stratosphere over Beijing based on high vertical resolution radiosonde. Sci China Ser D-Earth Sci, 48: 1548-558
Eckermann S D. 1996. Hodographic analysis of gravity waves: Relationships among Stokes parameters, rotary spectra and cross-spectral methods. J Geophys Res, 101: 19169-9174
Eckermann S D, Preusse P. 1999. Global measurements of stratospheric mountain waves from Space. Science, 286: 1534-537
Fritts D C, Alexander M J. 2003. Gravity wave dynamics and effects in the middle atmosphere. Rev Geophys, 41: 1003
Fritts D C, Vincent R A. 1987. Mesospheric momentum flux studies at Adelaide, Australia: Observations and a gravity Wave-Tidal interaction model. J Atmos Sci, 44: 605-19
Gong J, Geller M A. 2010. Vertical fluctuation energy in United States high vertical resolution radiosonde data as an indicator of convective gravity wave sources. J Geophys Res, 115: D11110
Hamilton K. 1991. Climatological statistics of stratospheric inertia-gravity waves deduced from historical rocketsonde wind and temperature data. J Geophys Res, 96: 20831-0839
Kitamura Y, Hirota I. 1989. Small-scale disturbances in the lower stratosphere revealed by daily radiosonde observation. J Meteorol Soc Jpn, 67: 817-31
Nath D, Chen W. 2013. Investigating the dominant source for the generation of gravity waves during indian summer monsoon using ground-based measurements. Adv Atmos Sci, 30: 153-66
VanZandt T E. 1982. A universal spectrum of buoyancy waves in the atmosphere. Geophys Res Lett, 9: 575-78
Vincent R A, Allen S J, Eckermann S D. 1997. Gravity-wave parameters in the lower stratosphere. In: Hamilton K, ed. Gravity Wave Processes and Their Parameterization in Global Climate Models. Heidelberg: Springer-Verlag. 7-5
Vincent R A, Joan Alexander M. 2000. Gravity waves in the tropical lower stratosphere: An observational study of seasonal and interannual variability. J Geophys Res, 105: 17971-7982
Wu Y F, Xu J Y, Yuan W, Bian J C. 2007. Vertical wavenumber spectra of temperature from high-resolution balloon soundings over Beijing. Chin J Space Sci, 27: 47-4
Wang L, Geller M. 2003. Morphology of gravity-wave energy as observed from 4 years (1998-001) of high vertical resolution US radiosonde data. J Geophys Res, 108: 4489
Wang L, Geller M, Alexander M J. 2005. Spatial and temporal variations of gravity wave parameters. Part I: Intrinsic frequency, wavelength, and vertical propagation direction. J Atmos Sci, 62: 125-42
Wang L, Fritts D C, Williams B P, Goldberg R A, Schmidlin F J, Blum U. 2006. Gravity waves in the middle atmosphere during the MaCWAVE winter campaign: Evidence of mountain wave critical level encounters. Ann Geophys, 24: 1209-226
Zhang F, Wang S, Plougonven R. 2004. Uncertainties in using the hodograph method to retrieve gravity wave characteristics from individual soundings. Geophys Res Lett, 31: L11110
Zhang S D, Yi F. 2005. A statistical study of gravity waves from radiosonde observations at Wuhan (30°N, 114°E) China. Ann Geophys, 23: 665-73
Zhang S D, Yi F. 2007. Latitudinal and seasonal variations of inertial gravity wave activity in the lower atmosphere over central China. J Geophys Res, 112: D05109
Zhang S D, Yi F, Huang C M, Zhou Q. 2010. Latitudinal and seasonal variations of lower atmospheric inertial gravity wave energy revealed by US radiosonde data. Ann Geophys, 28: 1065-074