平流层-中间层准两年振荡（QBO）的观测与模拟研究

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
41174132
项目类别：
面上项目
资助金额：
80.0万
负责人：
薛向辉
依托单位：
中国科学技术大学
学科分类：
D0411.空间物理学
结题年份：
2015
批准年份：
2011
项目状态：
已结题
起止时间：
2012-01-01 至2015-12-31

项目参与者：
陈廷娣；唐怡环；吴建飞；高齐；
关键词：
准两年振荡中高层大气动力学

项目摘要

本项目利用美国大气科学研究中WACCM模式，通过参数化的手法拟在模式中自发产生大气准两年振荡（QBO），在此基础上，综合利用WACCM模拟结果，并结合观测数据分析，来考察平流层-中间层（20-100km）QBO（SQBO，MQBO）的特性。尝试理解SQBO与MQBO之间的相互联系；分析在QBO的形成中各种驱动波（Rossby-gravity waves，kelvin waves，惯性重力波，以及中尺度重力波）的相对贡献。点面结合，考察全大气层各参数动力过程之间的协调性。

结项摘要

赤道平流层最重要的动力学现象是准两年振荡（Quasi-biennial oscillation, QBO），其基本的物理成因是垂直向上传播的大气波动（行星波、重力波）与背景风场之间互相作用，将其携带动量损失在背景风场中，从而提供QBO产生的驱动力，然而目前对于产生QBO的重力波，特别是惯性重力波（周期1-3天，纬向波长1000-10000km）、内重力波（周期<1天，波长10-1000km）相对贡献目前仍不明确。本项目综合利用GCM模拟和观测两种手段，研究中高层大气准两年振荡（QBO）的特性，目的是了解在形成过程中各种驱动波（行星尺度波、惯性重力波等）的相对贡献。 . 从项目研究目标出发，围绕中高层大气中波动传播规律等科学问题，通过数值模拟和观测资料分析，研究了在大气波动传播过程中，大气动力学、光化学等多过程的相互作用机制，完成项目的预期研究目标，目前已经完成论文7篇，均为国际SCI检索论文，同时投稿在审论文1篇。主要研究内容包括：. 1.驱动大气准两年振荡（QBO）的主要源-重力波的观测研究：利用地基探测和卫星探测资料，研究全球尺度中高层重力波的时空分布和垂直传播性质，刻画重力波源区特征，并发展基于惯性重力波垂直传播和重力波耗散参数化计算方案，为GCM模式中重力波的参数化提供理论依据。. 2.大气准两年振荡（QBO）的模拟研究：在发展与观测相符合的重力波参数化方案的基础上，结合大气环流模式（美国大气研究中心模式WACCM），综合考察大气重力波参数化与圈层耦合过程中的作用，实现在GCM中自激发的中高层大气准两年振荡（QBO）的模拟。.3.大气准两年振荡（QBO）在电离层中的特征及耦合机制研究：证认了电离层准两年振荡的存在，探讨了电离层准两年振荡与低层大气QBO之间可能关联。