非线性阻塞指数的定义与应用

摘要

利用反气旋式局地有限振幅波作用量（anti-cyclonic local finite-amplitude wave activity, ALWA）定义了冬季北大西洋和乌拉尔山区域的瞬时阻塞指数I_BA。I_BA是基于准地转位势涡度（quasi-geostrophic potential vorticity, QGPV）的非线性物理量，反映了任意QGPV对于无扰动参考态的极向偏移程度以及任意振幅波动与温带急流在时空上的反相关关系，故其不仅涵盖了传统2类阻塞指数的特点，即同时描述西风翻转和振幅异常，而且弥补了传统指数对急流时空变异性描述的不足，防止了对切断低压、弱槽以及副热带、副极的虚假系统的错误识别。最重要的是，I_BA具有动力学意义，可以直接通过其收支方程对阻塞系统的变化进行定量诊断。本文给出了冬季北大西洋和乌拉尔山区域的I_BA阈值。通过计算基于I_BA的阻塞事件的各参数趋势，发现乌拉尔山阻塞的发生频率和阻塞总天数自1990年之后存在显著的增加。在年际尺度上，北大西洋阻塞的变率与NAO（North Atlantic Oscillation）呈显著的负相关关系，NAO负位相时期阻塞频率更高、强度更强、生命史更长；而乌拉尔山阻塞的变率则与EA/WR（East Atlantic/West Russia）以及ENSO（El Ni1o-Southern Oscillation）循环存在显著的负相关关系，其频率在EA/WR负位相和La Ni1a位相时期更高，生命史在EA/WR负位相时期更长，且均对应着强烈发展的槽脊和明显的东亚冷空气活动。

关键词

大气阻塞 / 阻塞动力学 / 局地有限振幅波作用量 / 长期变率 / 涡旋驱动流