物理学 > 大气与海洋物理
[提交于 2025年9月18日
]
标题: 顶部和底部厚重的垂直速度结构:分层大气模型的物理模态
标题: Top- and bottom-heavy vertical velocity structures: physical modes of layered atmospheric models
摘要: 热带东太平洋和西太平洋在垂直速度(或omega)剖面方面表现出差异。 东太平洋的剖面特征是底部较重,而西太平洋的剖面特征是顶部较重。 尽管已知水平海表温度梯度的跨盆地差异很重要,但这些omega结构变体存在的物理原因尚未完全理解。 这个问题通过一个稳态、线性模型在$f$平面上,具有$n$个大气层来解决。 对流和辐射被参数化为热力学扰动的线性响应,对流非线性近似为对流开/关状态。 该模型的自由(或本征)模态产生类似于观测到的热带大气的斜压模态的垂直结构,每个模态与一个特征水平尺度(本征值)相关联。 在标准参数条件下,第一斜压模态具有较大的空间尺度($\sim$ 1500 km),而第二斜压模态具有较小的空间尺度($\sim$ 250 km)。 当模型以强梯度和弱梯度地表温度($T_s$)模式进行强迫时,所产生的omega剖面分别呈现出底部较重和顶部较重的结构——模拟了东太平洋和西太平洋之间的观测差异。 还观察到了对科里奥利力大小的额外依赖。 斜压模态的垂直结构与水平尺度之间的联系解释了为什么强梯度$T_s$ 剖面强烈投影到第二斜压模态,导致东太平洋出现底部较重的omega剖面,而弱梯度$T_s$ 剖面强烈投影到第一斜压模态,导致西太平洋出现顶部较重的omega剖面。
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