PDF《A I.& 的北半球夏季西 太平洋 LUN 动能分析》

% 北半球夏季西 太平洋地 区O1 T 动能在此区域变化最为明显&

平均 T L H场 得到功 率谱如图 # 所示) 可见 在季节内尺度%! . # .&

和天气尺度%小于 # .&

分别存在明显的峰值 并且 峰值均超过红噪线和 ,'

W的置信 度 检验) 据 此将 原始环 流场分解为大尺度* O1 T 尺度和天气尺度场) 图年北半球夏季%+(* 月&

区域%## . #+ _ E . ) _ G &

平均 T L H功率谱%黑线&

%虚线表 示红噪音标准谱'

点划线表示 ,'

W置信度&

8 + 4( # % R >

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T L H

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) O1 T指数是通过 E T

8 分析选取最主要的 ! 个主成分进行平方求和即可得 到O1 T的强度) O1 T可以分为 * 个位相 代 表了 O1 T的位置% Q - - : - @3 ).

5 - 本文先 运用 OC ! E S ;

对年逐年 进 行计 算 再 综合选取夏季%+(* 月&

O1 T指数大于 # 的强 O1 T 事件 按照*个位相进行合成 得到合成的O1 T 事件) # 局地多尺度能量涡度分析法% LB @ A I . &

简介 #$ ! LB @ A I .理论基础 OC ! E S ;

方法建立在L+3)4

3 ). ;

).- @ , >

) %! $&

创建的多尺度子空间变换%OQB&

上) OQB通过泛函变换使得一个序列% 时间或空间&

得 以被正交地分解为不同尺度的子空间之和 而这种 正交分解能够保持物理过程的局地性特点) 每一个 '

! ! %%! #$ 年)月%第&

卷%第!期子空间对应不同的 时间尺 度范围 又称作 尺度窗) 在OQB的框架下 可以较为方便地研究地球流体 内部复杂的多尺度交互作用) 依本文需要 将函数 空间划分为 ) 个子 空间 或者尺度窗!大尺 度空间* O1 T尺度空间和天气尺度空间%分别表示为 ,

0 # !'

, 表示变换后的子空间&

) 如果序列时长为 - 则其对应的 时间 尺度范围是#!1D!- !

1 D # - $ # !

1 D # - !

1 D - $ #!

1 D - - $ % 这里 D D # D ! 代表 ) 个尺度界&

) 本文中 -

0 !#) 结合前文提及的谱分析结果 取相近 的尺度窗口 即#! !&

$ #!&

!$ $ #!$ !#) $ 分别代 表大尺度窗*9: ;

尺度窗和天气尺度窗) 水平流场 为3 子空间在时间步长 的动能即为>

, 0#!.,3 / . ,

3 >

# 即为 9: ;

动能) #$ # LB @ A I .的动能收支计算 以下从大气基本方程组出发 跟据

9 ? @理 论推导出 9: ;

尺度动能方程) 在等压面球坐标系 下有!

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0 1 ) %#&

其中!&

B (分别是水平速度和等压面上垂直速度'

- 是球心至质点的距离'

) 是科氏参数'

)是纬度 '

是经度'

* 是位势高度'

W是摩擦力'

)3 /

3 表示 水平速度的水平散度'

0 1 = E <

'

E是温度) 对%#&

式做 OQB变换 然后点乘 . ,

3 经过一 系列简化可得到 OC ! E S ;

中,尺度下的动能方程 %详见 L +

3 )4........