近30 a來北半球對流層大氣月均環流的渦動減弱現象

楊哲，管兆勇，蔡佳熙

(1.南京信息工程大學氣象災害省部共建教育部重點實驗室，江蘇南京210044;2.南京信息工程大學大氣科學學院，江蘇南京210044;3.解放軍94833部隊氣象臺，江西向塘330201)

近30 a來北半球對流層大氣月均環流的渦動減弱現象

楊哲1，2，3，管兆勇1，2，蔡佳熙1，2

(1.南京信息工程大學氣象災害省部共建教育部重點實驗室，江蘇南京210044;2.南京信息工程大學大氣科學學院，江蘇南京210044;3.解放軍94833部隊氣象臺，江西向塘330201)

利用1980—2009年NCEP/NCAR月平均再分析資料，研究了在全球變暖背景下北半球對流層大氣渦動減弱現象。結果表明:北半球渦度擬能30 a來整體呈減弱趨勢，在北太平洋地區和極地減弱尤為顯著，12.5～50°N為影響北半球大氣渦動變化的關鍵區域。由于對流層200 hPa以下大氣的增暖，特別是中高緯地區顯著增暖，減弱了經向溫度梯度，使得副熱帶西風急流的強度亦呈減弱趨勢。這與渦度擬能的變化有顯著的正相關關系。分析了北半球正壓Rossby波動診斷量E和熱量經向渦動通量的變化，表明中緯度波能傳播在不同地區有不同趨勢，而熱量的經向渦動輸送與渦度擬能的變化也呈現顯著的正相關關系，減弱明顯。研究結果對深刻認識大氣環流變化規律和理解全球變暖的可能影響具有重要意義。

全球增暖;渦度擬能;副熱帶西風急流;渦動通量

0 引言

近百年來的全球變暖現象已是不爭的事實。歷史氣溫觀測資料分析證明，20世紀氣候存在變暖現象(王紹武和龔道溢，2001)。IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change)第三次評估報告亦明確地指出“在過去的一個世紀里，全球平均氣溫上升了大約(0.6±0.2)℃。最近時間段(1976—1999年)的增暖幾乎是全球性的，但是最大的溫度增長發生在北半球大陸的中高緯度”(IPCC，2001)。IPCC第四次評估報告(IPCC，2007)進一步指出，近100多年來全球平均溫度線性趨勢為0.74℃，全球和區域氣候發生了顯著的變化(Sutton et al.，2007;Whetton et al.，2007;Laine et al.，2009)。

全球溫度的非均勻變化將對大氣環流變化產生深遠影響。大量研究表明，緯向基流及其經向切變的變化與大氣加熱場有密切聯系，例如:Krishnamurti(1961，1979)發現三個熱帶加熱中心和冬季北半球的三個西風急流中心存在明顯的聯系。Lau and Boyle(1987)發現熱帶中西太平洋海表加熱變化將導致全球大氣環流的顯著變化。在全球增暖的背景下，緯向平均的緯向基本氣流存在極地西風減弱、副極地西風加強、副熱帶西風減弱、熱帶東風加強的長期變化趨勢(Zhang et al.，2006;白瑩瑩等，2009;蔡瓊瓊等，2011)，下墊面的加熱作用使得南極極渦強度發生變化(盧楚翰等，2010)，而氣溫的異常變化對我國東部環流變化存在重要影響(蔡佳熙等，2009)。

大氣中各種不同尺度運動的產生和發展與各種形式能量的儲存及相互轉換有關，研究大氣各種能量過程成為認識大氣運動規律的有效途徑之一。渦度擬能是表征大氣渦旋運動強度的衡量因子，其增大或減小能直接反映流體旋轉強度的變化(伍榮生，1984)。渦度擬能的變化既是全球以及局部環流系統擾動狀態的反映，也與區域天氣氣候甚至全球天氣氣候有著十分密切的聯系。Holopainen and Oort(1981)最早研究了大氣環流中瞬變渦動對渦度擬能維持的作用。伍榮生(1984)給出了渦度擬能變化的公式，明確了影響渦度擬能變化的主要因子。黃昌興等(2001)分析了鄂霍次克海阻高發展過程，得出渦度擬能在阻高的醞釀階段呈現不穩定增長。朱乾根(2002)進一步指出阻塞過程是正、斜壓渦度擬能相互作用的結果。這些工作均針對天氣時間尺度系統進行，而更長時間尺度的研究尚不多見。

在全球空間不均勻增暖的情況下，半球尺度上大氣渦度擬能如何變化將是一個很有趣的問題。研究渦度擬能的變化規律，對于深刻理解大氣環流變化趨勢和認識全球增暖的影響，有著十分重要的意義。本文擬通過分析30 a來北半球渦度擬能的變化特征，探索在全球增暖背景下北半球大氣旋轉程度的變化趨勢及渦動輸送特征。

1 資料和方法

采用美國NCEP/NCAR的月平均再分析風場、氣溫場及地面氣壓場等資料(Kalnay et al.，1996)，其空間分辨率為2.5°×2.5°，所有變量的時間序列長度均為1980—2009年共30 a。

利用NCEP/NCAR的月平均再分析風場、氣溫場及地面氣壓場等資料，計算了北半球渦度擬能場、動量及熱量渦動輸送場的分布。年平均擬能均是通過逐月計算結果后進行年平均所得。針對某一月份，月平均渦度ζ可分解為該月月平均渦度的多年平均氣候值ζs及與此的偏差ζ'(相對于氣候平均值的擾動)之和。即

文中所涉及到的擾動量(溫度T'、風速v'等)均表示其與多年平均的偏差。以“—”表示某變量的年平均，可令:分別表示渦度擬能的年平均值、氣候平均的季節變化渦度的擬能的年平均值(其無年際變化)、年平均的擾動渦度擬能，以及擾動渦度擬能和氣候平均的季節變化擬能之間的相關項，則

另外，針對氣旋式渦動，其相應的擬能記為［〈Encc〉］，對于反氣旋式渦動，則記為［〈EnAcc〉］。

200 hPa上副熱帶西風急流以緯向風速大于30 m·s－1的平均緯向風來表示。通過線性傾向估計，將診斷30 a來北半球渦度擬能、副熱帶西風急流、動量及熱量經向渦動通量的變化趨勢。

2 北半球渦度擬能時空分布與渦動減弱

1980—2009年30 a平均垂直積分的北半球平均渦度擬能包括3個部分，即〈Ens〉、〈End〉和〈Enc〉。氣候平均的渦度季節變化分量相應的年平均分布(圖1a)顯示出北半球渦度擬能的大值區主要位于西太平洋地區，其值達1.8×10－9s－2。在非洲北部、大西洋地區也存在相對大值區，中心值分別達1.2×10－9s－2和1.0×10－9s－2。在我國中部地區亦存在大值中心?？梢?，北半球渦度擬能大值區主要出現在中高緯洋面、非洲北部以及亞洲季風區，而極地和赤道地區渦度擬能很小。這一現象與急流的逐月氣候平均分布有關。北半球擾動渦度擬能的氣候平均(圖1b)顯示，北大西洋、北太平洋及極地地區存在大值中心，中心值分別達7.5×10－10s－2、6.5×10－10s－2和6.0×10－10s－2，表明渦旋擾動在洋面上明顯強于陸地上空。擾動渦度與渦度季節變化的相關或轉換項(圖1c)在北太平洋存在大值區，其值為6.0×10－12s－2，比〈Ens〉和〈End〉要小2～3個量級。

為了更好地反映不同區域渦度擬能的變化程度，進一步分析了北半球垂直積分的擾動渦度擬能(〈End〉)方差分布(圖1d)。北半球渦度擬能方差最大的區域位于極地地區，其最大值達1.0×10－19s－4，在東北太平洋及東北大西洋區域也存在較大的渦度擬能方差分布，中心值分別達7.0×10－20s－4和8.0×10－20s－4。與平均渦度擬能的分布(圖1b)相比，渦度擬能方差的大值區主要出現在渦旋擾動較強的區域即中高緯的洋面上，其他區域尤其是赤道地區的方差很小。

北半球面積平均渦度擬能的年際(年代際)變化及趨勢由擾動渦度擬能［〈End〉］和轉換項［〈Enc〉］決定(式(5))。圖2a顯示出了渦度擬能逐漸下降的長期趨勢，表明北半球大氣渦動明顯地逐漸減弱，減弱的速度為1.5×10－11s－2·(10 a)－1，這是十分有趣的現象。注意到盡管［〈Enc〉］的大小相對［〈End〉］的量值較小，但［〈Enc〉］的變化卻與［〈End〉］的變化幅度相當，且［〈End〉］+［〈Enc〉］與［〈Enc〉］這兩條曲線的變化相當一致，這說明在30 a對流層大氣渦動減弱過程中，渦度的季節變化與渦度年際異常分量之間存在較好的相關，且當北半球渦動強(弱)時，這種相關亦強(弱)。

圖1 1980—2009年北半球〈Ens〉(a)、〈End〉(b)、〈Enc〉(c)分布(單位:10－10s－2)以及〈End〉的方差分布(d;單位:10－20s－4)Fig.1 Distributions of(a)〈Ens〉，(b)〈End〉，(c)〈Enc〉(units:10－10s－2)，and(d)variance distribution(units:10－20s－4)of〈End〉in the Northern Hemisphere from 1980 to 2009

對1980—2009年北半球垂直積分的擾動渦度擬能場進行線性傾向估計，得出其趨勢系數分布(圖2b)。可見，30 a來北半球擾動渦度擬能在大部分區域呈減少趨勢，北太平洋洋面和極地地區尤為明顯，大值區超過－1.5×10－10s－2·(10 a)－1。在少數地區也存在渦度擬能的增長，但大多趨勢較弱。另外，分析了30 a來去除季節變化的渦度擬能變化趨勢，其趨勢系數分布與〈End〉基本一致(圖略)。

圖2 北半球1980—2009年［〈En－Ens〉］、［〈End〉］、［〈Enc〉］的年際變化(a;單位:10－10s－2)和擾動渦度擬能〈End〉趨勢系數分布(b;單位:10－10s－2·(10 a)－1;白色實、虛線分別通過95%、90%的F檢驗)，以及1980—2009年北半球［〈Encc〉］和［〈EnAcc〉］的年際變化(c;單位:10－10s－2)以及1980—2009年北半球平均渦度擬能與緯向平均渦度擬能的相關系數和渦度擬能變率(單位:10－20s－4)的經向分布(d)Fig.2 (a)Variations of［〈En-Ens〉］，［〈End〉］，［〈Enc〉］(units:10－10s－2)，(b)linear trends of〈End〉(units:10－10s－2·(10 a)－1;values above the 95%and 90%confidence levels using an F-test are circled by the white solid and dashed contours，respectively)，(c)variations of［〈Encc〉］and［〈EnAcc〉］(units:10－10 s－2)in the Northern Hemisphere from 1980 to 2009，and(d)the meridional distribution of the correlation of zonal mean enstrophy with hemispheric mean enstrophy and enstrophy variability(units:10－20s－4)in the Northern Hemisphere from 1980 to 2009

眾所周知，存在氣旋和反氣旋式的渦動。為了進一步對北半球近30 a來對流層大氣渦動減弱的現象進行分析，給出了北半球對流層大氣中垂直積分的氣旋式渦動的渦度擬能(［〈Encc〉］)和反氣旋式渦旋渦度擬能(［〈EnAcc〉］)的近30 a來的變化曲線(圖2c)。氣旋和反氣旋式渦動運動的渦度擬能均呈現減弱趨勢，并具有同位相變化特點，且減弱的速度大致相同，約為0.9×10－11s－2·(10 a)－1。氣旋和反氣旋式氣旋渦動運動的減弱共同導致了北半球近30 a來對流層大氣整體的渦動減弱。

為了找出影響北半球渦度擬能變化的關鍵區域，將1980—2009年北半球面積平均的渦度擬能時間變化序列與緯向平均渦度擬能的時間變化序列進行相關分析，并計算了北半球渦度擬能變率的經向分布(圖2d)。北半球渦度擬能變率分布呈現出由低緯至高緯逐漸增大的趨勢，在中緯50°N附近達到極大值，極地地區變率最大。而除靠近極地以外的其他區域均呈現出與北半球渦度擬能變化的正相關，在12.5～50°N之間相關系數均超過0.36(通過0.05信度的顯著性檢驗)，也就是說，這一區域渦度擬能的變化可能對半球平均渦度擬能的貢獻較大。因此可以認為，這一區域為影響北半球渦度擬能變化的關鍵區域。如前所述，這一區域正是北半球渦度擬能分布的大值區(圖1a、b、c)，也是30 a來渦度擬能方差的大值區(圖1d)。因此，在研究北半球30 a來渦動減弱現象時，這一區域是值得重點關注的關鍵區域。

3 北半球渦度擬能與副熱帶西風急流

緯向基本氣流的變化與大氣加熱場關系密切，在全球增暖背景下，北半球大氣渦動減弱明顯，它與緯向基本氣流有何聯系?

分析1980—2009年850 hPa(圖3a)、500 hPa(圖3b)、200 hPa(圖3c)北半球氣溫的變化趨勢發現，30 a來北半球氣溫在中低層上升趨勢明顯，尤其在極地地區，850 hPa、500 hPa部分區域增溫幅度超過0.5℃·(10 a)－1。氣溫略有下降的區域主要是赤道太平洋，其他區域氣溫絕大部分均呈現出上升態勢，這與許多研究的結果(Levitus et al.，2000)一致。結合圖2b可以發現，在升溫幅度較大的區域如極地地區、東北亞地區、非洲北部、西太平洋等，渦度擬能減弱趨勢亦非常明顯。緯向平均場上，200 hPa等壓面至地面各層，極地冷而熱帶暖，但在200 hPa高度以上則是極地暖而熱帶冷(圖略)。在200 hPa(圖3c)，北半球整體氣溫出現了略微下降的趨勢，這在中低緯度太平洋、大西洋洋面更為明顯。通常在對流層中下層氣溫隨緯度的增加逐漸降低，但這三層氣溫變化的趨勢顯示出一個共同的特性，隨著緯度升高升溫幅度增大或降溫幅度減小，異常溫度的梯度方向指向赤道，導致了半球范圍內經向溫度梯度減小，大氣的經向切變減弱，這在一定程度上可能造成了大氣渦動的減弱。

對30 a來北半球緯向風進行緯向平均處理，計算垂直剖面上的線性趨勢系數(圖3d)，可見北半球緯向風自低層至高層整體呈減弱趨勢，尤其在中低緯副熱帶地區及高緯靠近極地的區域，這在500 hPa和100 hPa等壓面上尤為明顯。而在低緯及中緯，西風增強，東風減弱，其結果將導致副熱帶至45°N左右緯向平均風場的經向切變減弱，最終部分地導致渦度擬能減少。

選取北半球1980—1989年與2001—2009年的200 hPa氣候平均緯向風場，用后十年減去前十年的緯向風場，得出兩個十年平均值的差值場(圖3e)?？梢?，在太平洋洋面同時也是副熱帶西風急流風速大值區所在區域，緯向風速出現了顯著的減小，中心值超過－3 m·s－1。而在大西洋洋面、非洲北部、西亞以及青藏高原西部區域，緯向風速出現了略微的增大。比較這兩個十年間急流軸的平均位置(圖略)，變化不大，幾乎處于一個穩定的狀態。

如前所述，12.5～50°N為北半球渦度擬能減弱的關鍵區域，而這一區域正是副熱帶西風急流所在區域。圖4a給出的是1980—2009年200 hPa緯向風場的趨勢系數分布及30 a平均風場。近30 a來，200 hPa緯向風減弱趨勢較大的區域主要出現在太平洋區域和印度洋區域。但在赤道太平洋的熱帶和副熱帶地區，無論西風或東風均有所增強。氣候平均意義下200 hPa副熱帶西風急流的急流軸主要位于30°N附近，最大風速區出現在太平洋上，這一區域的緯向風場30 a來呈現明顯減小的趨勢，而在整個急流軸區域，在大西洋洋面、非洲北部、西亞以及青藏高原西部區域，西風有加強趨勢。為了進一步了解副熱帶西風急流與北半球渦度擬能變化的關系，選取25～45°N、85°E～170°W區域內緯向風來代表急流的強度(定義的標準參考1980—2009年200 hPa氣候平均緯向風速大于30 m·s－1的區域)，急流強度30 a來呈明顯減弱趨勢(圖4b)。對急流強度變化的時間序列與北半球渦度擬能變化的時間序列進行相關分析，兩者的相關系數達到0.56(通過0.01信度的顯著性檢驗)，表示副熱帶西風急流的變化與北半球渦度擬能的變化存在顯著的正相關。這除了說明兩者年際振蕩的某些一致性之外，也部分地說明副熱帶西風急流的強度在北半球渦動減弱的同時，也明顯減弱。

圖3 1980—2009年北半球850 hPa(a)、500 hPa(b)、200 hPa(c)氣溫(單位:℃·(10 a)－1)和垂直剖面上緯向平均緯向風(d;單位:m·s－1·(10 a)－1)的趨勢系數分布，以及前后十年的200 hPa緯向風差值場(e;單位:m·s－1)(圖d中黑色粗線為30 a平均緯向風場，單位:m·s－1;圖a、b、c、d中白色實、虛線分別通過95%、90%的F檢驗;圖e中陰影區域通過95%的T檢驗)Fig.3 Linear trends of air temperature(units:℃·(10 a)－1)at(a)850 hPa，(b)500 hPa，(c)200 hPa and(d)averaged zonal wind(units:m·s－1·(10 a)－1)in vertical section，and(e)difference of zonal wind(units:m·s－1)between the first decade and the last decade in the Northern Hemisphere from 1980 to 2009(The black thick contours are climatological zonal wind with unit of m·s－1in(b).Values above the 95%and 90%confidence levels using an F-test are circled by the white solid and dashed contours in(a)，(b)，(c)and(d)，respectively.Shaded areas in(e)show values above 95%confidence level using a T-test)

以上分析表明，在全球增暖背景下，大氣經向溫度梯度減小，副熱帶西風急流呈現出減弱的趨勢，主要表現在太平洋區域急流強度的減弱，這是引起北半球大氣渦動減弱的一個重要原因。

圖4 1980—2009年北半球200 hPa緯向風場趨勢系數分布(a;陰影表示趨勢系數，單位:m·s－1·(10 a)－1;白色實、虛線分別通過95%、90%的F檢驗;風矢量表示30 a平均風場，單位:m·s－1)和副熱帶西風急流強度變化(b;單位:m·s－1;實線:線性回歸;虛線:均值)Fig.4 (a)Linear trends of zonal wind(Shadings，units:m·s－1·(10 a)－1.Values above the 95%and 90%confidence levels using an F-test are circled by the white solid and dashed contours，respectively.Wind vectors denote climatological wind，units:m·s－1)，and(b)interannual variation of subtropical westerly jet intensity(units:m·s－1;solid line:linear trend;dashed line:mean)at 200 hPa in the Northern Hemisphere from 1980 to 2009

4 北半球渦度擬能與南北向渦動輸送

為了進一步說明北半球的渦動減弱現象，分析了擾動動量通量與擾動熱量通量的變化。由瞬變渦動引起的動量和熱量等的通量是影響大氣環流變化的重要因素，在全球增暖且西風急流減弱的情況下，探討北半球大氣渦動減弱與動量和熱量通量輸送的關系亦具有意義。為此，首先使用E作為診斷量。E可用來診斷正壓Rossby波動的活動，其方向與大氣中固有Rossby波群速度方向存在對應關系(Hoskins et al.，1983)。

E的表達式為

式中:u'、v'為瞬變擾動(這里指與月平均的氣候值的偏差);分別為E的緯向分量和經向分量。E與低頻Rossby波動的固有群速度基本平行且能反映擾動的水平結構特征。若0，擾動經向伸長或經向度大;若，擾動緯向伸長，擾動的經向程度小。

分析了1980—2009年北半球＜E＞合成矢量的平均水平分布狀況(圖5a)及其緯向分量(圖5b)、經向分量(圖5c)和＜E＞的變化趨勢(圖5d)。通常情況下，Rossby波動的能量傳播具有向東的分量，擾動經向伸長，但對于由月平均風場所得的結果，在多數地區，扣除季節變化后，不考慮多普勒頻移，擾動表現為緯向伸長，波能存在向西的傳播分量。平均而言(圖5a)，在北太平洋區域，＜E＞緯向分量明顯較大，且為負值，經向分量較小，表明固有Rossby波能量向西傳，此時，經向波數大于緯向波數，這是因為固有Rossby波相對于基本氣流的緯向群速度，當Cgx＜0時，l2＞k2。由于，擾動緯向伸長，而相對較小，將不利于大氣動量、熱量的南北向交換。但是，進一步分析＜E＞變化趨勢(圖5b、c、d)發現，在重點關注的北太平洋區域，＜E＞的緯向分量和經向分量均顯著增強，＜E＞的變化趨勢與其30 a平均狀態方向相反，這意味著二維Rossby波的結構發生了變化，這種變化可能在太平洋區域有利于南北交換的加強。

圖5 1980—2009年北半球＜E＞30 a平均合成矢量分布(a;單位:m2·s－2)以及緯向分量(b)、經向分量(c)和＜E＞(d)的趨勢系數(單位:10 m2·s－2·(10 a)－1;圖b、c中白色實、虛線分別通過95%、90%的F檢驗)Fig.5 (a)Distribution of climatological＜E＞(units:m2·s－2)in the Northern Hemisphere from 1980 to 2009，and the linear trends of(b)zonal and(c)meridional components of＜E＞，and＜E＞(units:10 m2·s－2·(10 a)－1.Values above the 95%and 90%confidence levels using an F-test are circled by the white solid and dashed contours in(b)and(c)，respectively)

值得注意的是，熱量經向渦動輸送減弱的區域正是北半球渦度擬能(圖1a、b、c)和方差(圖1d)分布的大值區，也是影響北半球渦度擬能變化的關鍵區域(圖2c)。通過計算關鍵區(12.5～50°N)熱量經向渦動輸送30 a的變化(圖6c)發現，30 a來關鍵區內熱量的經向渦動輸送呈現出顯著的減小趨勢。對北半球關鍵區域熱量經向渦動輸送變化的時間序列與北半球渦度擬能變化的時間序列進行相關分析，其相關系數高達0.68(通過0.01信度的顯著性檢驗)，表明北半球關鍵區域熱量的經向渦動輸送與北半球渦度擬能的變化存在非常重要的聯系。

圖6 1980—2009年北半球熱量經向渦動通量(＜v'T'＞)的趨勢系數分布(a;陰影表示趨勢系數，單位:℃·m·s－1·(10 a)－1;白色實、虛線分別通過95%、90%的F檢驗)和緯向平均熱量經向渦動通量前后十年的差值場(b;單位:℃·m·s－1;陰影區域通過95%的T檢驗)，以及1980—2009年關鍵區(12.5～50°N)熱量經向渦動通量的年際變化(c;單位:℃·m·s－1;實線:線性回歸;虛線:均值)Fig.6 (a)Linear trends of＜＞(Shadings，units:℃·m·s－1·(10 a)－1.Values above the 95%and 90%confidence levels using an F-test are circled by the white solid and dashed contours，respectively)，(b)zonal mean meridional eddy heat flux difference between the first decade and the last decade(units:℃·m·s－1.The shaded areas show values above 95%confidence level using a T-test)in the Northern Hemisphere from 1980 to 2009，and(c)interannual variation of meridional eddy heat flux(units:℃·m·s－1;solid line:linear trend;dashed line:mean)in the key area(12.5—50°N)from 1980 to 2009

5 結論

通過對北半球渦度擬能、副熱帶西風急流、E以及熱量經向渦動通量的研究，發現:

1)1980—2009年北半球對流層的大氣渦動呈減弱趨勢，氣旋和反氣旋式渦動運動的擬能均明顯顯示渦動減弱，減弱的區域主要位于北太平洋以及極地地區。12.5～50°N區域渦度擬能的減弱對北半球對流層大氣渦動減弱有重要作用，是影響北半球對流層大氣渦動變化的關鍵區域。

2)在全球增暖背景下，對流層大氣經向溫度梯度減小，副熱帶西風急流強度呈明顯減弱趨勢。急流的變化與北半球渦度擬能變化有顯著的正相關關系，是引起北半球大氣渦動減弱的一個可能重要原因。

3)中緯度熱量的經向渦動輸送呈現減弱趨勢，與北半球渦度擬能變化同樣存在顯著的正相關關系。

需要說明的是，本文結果均是由月平均資料得出，而由逐日資料所得結果如何，尚不明確;另外北半球對流層大氣的渦動減弱現象與全球暖化趨勢之間的內在聯系尚有疑問，除了因緯向風減弱之外，是否還有其他原因導致渦動減弱尚不清楚;渦動減弱是否會導致平均環流發生變化仍不明確;在不同季節，渦動減弱的程度可能存在不同;再者，已有研究表明中國沙塵暴現象有所減少(Qian et al.，2002，2004)，但其與這里所揭示的渦動減弱具體關系如何，尚不清楚。這些都需未來使用多種資料和模式進行深入研究。

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Weakening trends of tropospheric enstrophy of monthly mean circulation in the Northern Hemisphere in the past three decades

YANG Zhe1，2，3，GUAN Zhao-yong1，2，CAI Jia-xi1，2

(1.Key Laboratory of Meteorological Disaster of Ministry of Education，NUIST，Nanjing 210044，China;2.School of Atmospheric Sciences，NUIST，Nanjing 210044，China;3.Meteorological Observatory of 94833 Unit of PLA，Xiangtang 330201，China)

Using the NCEP/NCAR monthly mean reanalysis data from 1980 to 2009，this paper investigates the weakening trends of enstrophy in troposphere of Northern Hemisphere under background of global warming.Results show that the enstrophy has a weakening trend in the Northern Hemisphere from 1980 to 2009，especially in the North Pacific and polar regions.The zone of 12.5—50°N is the key area of enstrophy change in the Northen Hemiphere.Changes of the subtropical westerly jet in association with the meridional gradient of air temperature show that the jet intensity has a weakening trend，which is in accordance with the enstrophy change.A vector E is employed to diagnose the Rossby wave propagations in the atmosphere，showing that the disturbances in the atmosphere elongate more meridional in the Northern Hemisphere except western Europe.The meridional eddy heat fluxes in the Northen Hemiphere have also been weakening in the past 30 years.These results are helpful for our better understanding the circulation changes and the influences of global warning.

global warming;enstrophy;subtropical westerly jet;eddy flux

P421.31

A

1674-7097(2012)06-0702-10

2012-02-10;改回日期:2012-05-25

國家自然科學基金資助項目(41105056;41175062)

楊哲(1986—)，男，江西九江人，碩士，研究方向為大氣環流與氣候動力學理論，yznuist@sohu.com;管兆勇(通信作者)，教授，guanzy@nuist.edu.cn.

楊哲，管兆勇，蔡佳熙.2012.近30 a來北半球對流層大氣月均環流的渦動減弱現象［J］.大氣科學學報，35(6):702-711.

Yang Zhe，Guan Zhao-yong，Cai Jia-xi.2012.Weakening trends of tropospheric enstrophy of monthly mean circulation in the Northern Hemisphere in the past three decades［J］.Trans Atmos Sci，35(6):702-711.(in Chinese)

(責任編輯:倪東鴻)