北极地区低平流层惯性重力波的观测研究

摘要：

南极地区重力波活动有大量报道,相对而言,北极地区重力波的研究还很少.本文利用极区Ny-Alesund站点(78.9°N,11.9°E)无线电探空仪从2012年4月1日到2017年3月31日共5年的观测数据,统计分析了北极地区低平流层惯性重力波的特征.观测显示,月平均纬向风在20 km以下盛行东向风,再随着高度增加,逐渐呈现出半年振荡现象.对流层顶高度在5～13 km范围内变化,其月平均高度显示出年循环,最高出现在夏季,约为1o km,最低出现在冬季,约为8.5km.对流层和低平流层月平均温度都显示出明显的年周期变化,这与中低纬度观测结果有所不同.结合Lomb Scargle谱分析和矢端曲线方法,估算了准单色惯性重力波参数.个例研究表明,低平流层惯性重力波呈现出远离源区的自由传播性质.统计结果显示,惯性重力波的水平和垂直波长分别集中在50～450 km和1～4 km范围内,本征频率集中在1～2.5倍惯性频率间,这些值都比中低纬度观测值稍小.垂直方向本征相速度主要集中在-0.3～0 m· s-1,而纬向和经向本征相速度集中在-40～40 m· s-1之间.在5年的观测中,大约91.5％的惯性重力波向上传播.在冬季和早春,由于极地平流层极涡活动,激发出向下传播的惯性重力波,因此,向下传播的比例上升到相应月份的20％左右.由于低层大气盛行的东向风的滤波效应,低平流层大部分惯性重力波向西传播.波能量呈现出明显的年周期变化,最大值在冬季、最小值在夏季,与北半球中低纬度观测结果一致,表明北半球重力波活动普遍冬季强、夏季弱.

关键词：惯性重力波、极区低平流层、矢端曲线、无线电探空仪观测

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分类号：P351(空间物理)

资助基金：国家自然科学基金41474127,41674151,41531070;南北极环境综合考察与评估专项CHINARE2017-0204

在线出版日期：2019-08-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共13页

页码：2793-2805