论热带大气垂直环流圈的结构和海洋加热尺度间的关系

应用本征模式的浅水运动方程,研究了热带大气中walker环流和hadley环流圈的垂直结构和海洋加热尺度间的关系,如热源的纬圈尺度为l,赤道rossby变形半径为l0,ray-leigh摩擦和newton冷却系数为ε,则垂直环流圈的结构依赖于加热尺度l的大小.当α(=l0/l)>α0(ε)时(即小尺度热源),其结果和gill的定常解相似,即在热源中心西侧的rossby波活动区,与walker环流相联系的hadley环流,是热力性的正环流.低层空气是向赤道辐合,高层空气是向极地的,并在副热带地区下沉;而在热源以东的kelvin波活动区,经圈速度的垂直分布反过来,即低层气流是向极地的,高层气流是向赤道的.但当热源尺度变得适当大后,例如当α<α0(ε)时,经圈环流在rossby波和kelvin波区的大部分地区,都是正的hadley环流,而原来在kelvin波区的反hadley环流,将东移到离热源中心相当远的地区(例如超过10个赤道rossby变形半径).在后面这种情况下,一个大尺度的正的hadley环流,将把大气从海洋中得到的热量或能量大量地输送到副热带或中纬度地区,使那里的大气环流发生异常性的变化.后面这一理论结果与统计事实相当符合,可以看成是对bjerknes提出的遥相关现象的一个理论支持.