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丝绸之路遥相关(the Silk Road pattern,下文简称为SRP)是夏季欧亚大陆对流层经向风的一个主导模态,其对夏季欧亚大陆的区域气候有着重要影响,因而有必要对其形成机制进行研究。尽管SRP形成机制的研究取得了一定进展,SRP的动力学成因机制却仍然存在争议。这种争议主要体现在SRP到底是大气内部变率还是外源强迫的结果。本文针对这个问题,利用观测诊断,理论分析以及数值模拟,从基本特征、内动力机制以及外源强迫机制三个方面对SRP进行了系统的研究。研究表明SRP是大气内动力过程以及外源强迫共同作用的结果。具体有以下结论:
(1) SRP是夏季亚洲急流上的低频罗斯贝外波模态,其传播被限制在亚洲急流上而呈现明显的纬向特征。SRP存在季节内、次季节、年际以及年代际等多个时间尺度的变化。SRP能够通过环流异常对欧亚大陆夏季的气候造成影响。
(2)一方面,SRP由于急流的波导作用能通过正压能量转换从基本气流中获得动能;并且,SRP又是大气中的一个固有的正压模态,其水平结构特征并不依赖于外源强迫,但SRP不是亚洲急流上的一个不稳定正压模态。另一方面,SRP能够通过斜压能量转换从基本气流获得位能,这种斜压能量转换对SRP的自维持有着更重要的意义。其中,热力耗散激发的罗斯贝外波的斜压不稳定可以作为解释SRP斜压能量转换的机制。
(3)与SRP最相关的热源加热位于西印度洋(7月)。西印度洋的加热激发了对流层上层的辐散流场,而辐散风对涡度的平流可以看成是SRP的波源。SRP与印度季风以及ENSO都有很好的相关。印度季风可以通过Sverdrup平衡激发赤道罗斯贝波,并通过赤道罗斯贝波影响西印度洋的降水,从而影响SRP。ENSO可以激发赤道Kelvin波从而形成异常Walker环流,并通过异常Walker环流影响西印度洋降水,进而影响SRP。数值试验表明,赤道中东太平洋的高海温可以激发形如SRP的变率的模态,其机理还有待研究。
(4)在季节内尺度,SRP可以与MJO耦合。MJO可以通过热带对流影响SRP。