水汽通量的经向输送分析

摘要：使用2012 年NCEP/NCAR 再分析经向风资料vwnd.2012.nc 和比湿资料shum.2012.nc，计算总的经向输送（TOTAL）、定常经向环流输送（MMC）、定常波输送（SE）以及瞬变部分输送（TE）。利用NCL 绘制各项的垂直剖面图，分析水汽通量的经向输送。分析发现MMC 对于水汽的输送作用最为明显，主要体现为Hadley 环流将水汽向低纬地区输送以及Ferrel 环流将水汽向高纬地区输送，而TE 与SE 都主要将水汽向高纬地区输送，且TE 的作用比SE 稍大。

关键词：水汽通量，经向输送,时空分解

 

1、引言：水汽的输送，直接决定着大气的各个物理过程，决定着全球的气候，以及天气状况，影响着全球经济生产活动。

2、使用资料：本文使用了2012 年NCEP/NCAR 再分析资料中的经向风场vwnd.2012.nc和比湿场shum.2012.nc 资料，垂直方向取8 层（1000、900、850、

700、600、500、400、300hPa）。水平分辨率均为2.5度。

3、水汽经向输送分析：计算总的经向输送（TOTAL）、定常经向环流输送（MMC）定常波输送（SE），以及瞬变经向环流与瞬变涡动输送之和（TE）。分别见下图

从图中可以发现水汽主要集中在850hPa 以下的低层大气。水汽的定常经向环流输送（MMC）量级最大，接近总的水汽输送（TOTAL）。它的主要作用范围在低纬地区。北半球低纬地区（5-30N）是个强的负值区；南半球赤道附近地区（30S-5N）存在一个强的正值区，这些区域正是Hadley 环流所在区，因此，MMC 反映了水汽在经向的输送，主要是Hadley 环流将水汽向低纬输送，此外还有中纬度的Ferrel 环流将水汽向高纬输送。定常波输送（SE）的作用则相对较小。图中南半球赤道附近及低纬地区是负值中心，而北半球中纬附近地区为正值中心。因此，在南北半球，SE 都起到了向极地的水汽输送作用。瞬变部分输送（TE）主要在中高纬地区，作用比SE 稍大。输送主要来自于向极地移动的暖空气和向低纬移动的冷空气。图中北半球地区为正值区，南半球地区为负值区，都表示向极地输送水汽。

 

4、总结：本文得到的结果与实际结果相符，TOTAL=MMC+SE+TE,并且反应出了各项对水汽输送的重要性。

 

附：NCL数据处理脚本：

load "$NCARG_ROOT/lib/ncarg/nclscripts/csm/gsn_code.ncl"

load "$NCARG_ROOT/lib/ncarg/nclscripts/csm/gsn_csm.ncl"

load "$NCARG_ROOT/lib/ncarg/nclscripts/csm/contributed.ncl"

 

begin

a=addfile("./vwnd.2012.nc","r")

b=addfile("./shum.2012.nc","r")

v1=short2flt(a->vwnd)

q=short2flt(b->shum)*1000

 

lat=b->lat

lev_p=b->level

v=v1(:,0:7,:,:)

 

Avgtime_v=dim_avg_n(v,0)

timetb_v=v

do z=0,7,1

do y=0,72,1

do x=0,143,1

do t=0,365,1

timetb_v(t,z,y,x)=v(t,z,y,x) - Avgtime_v(z,y,x)

end do

end do

end do

end do

Avgzon_v=dim_avg_n(v,3)

zontb_v=v

do t =0,365,1

do z =0,7,1

do y=0,72,1

do x=0,143,1

zontb_v(t,z,y,x)=v(t,z,y,x) - Avgzon_v(t,z,y)

end do

end do

end do

end do

 

 

Avgtime_q=dim_avg_n(q,0)

timetb_q=q

do z=0,7,1

do y=0,72,1

do x=0,143,1

do t=0,365,1

timetb_q(t,z,y,x)=q(t,z,y,x) - Avgtime_q(z,y,x)

end do

end do

end do

end do

 

Avgzon_q=dim_avg_n(q,3)

zontb_q=q

do t=0,365,1

do z=0,7,1

do y=0,72,1

do x=0,143,1

zontb_q(t,z,y,x)=q(t,z,y,x) - Avgzon_q(t,z,y)

end do

end do

end do

end do

AvgzonAvgtime_v=dim_avg_n(Avgtime_v,2)

AvgzonAvgtimetb_v=Avgtime_v

do z=0,7,1

do y=0,72,1

do x=0,143,1

AvgzonAvgtimetb_v(z,y,x)=Avgtime_v(z,y,x) - AvgzonAvgtime_v(z,y)

end do

end do

end do

 

AvgzonAvgtime_q=dim_avg_n(Avgtime_q,2)

AvgzonAvgtimetb_q=Avgtime_q

do z=0,7,1

do y=0,72,1

do x=0,143,1

AvgzonAvgtimetb_q(z,y,x)=Avgtime_q(z,y,x) - AvgzonAvgtime_q(z,y)

end do

end do

end do

;Total

vq=v

do t=0,365,1

do z=0,7,1

do y=0,72,1

do x=0,143,1

vq(t,z,y,x)=v(t,z,y,x) * q(t,z,y,x)

end do

end do

end do

end do

vq_Avgtime=dim_avg_n(vq,0)

Total=dim_avg_n(vq_Avgtime,2)

;MMC

MMC=AvgzonAvgtime_v

do z=0,7,1

do y=0,72,1

MMC(z,y)=AvgzonAvgtime_v(z,y) * AvgzonAvgtime_q(z,y)

end do

end do

;SE

Totaltb=AvgzonAvgtimetb_v

do z=0,7,1

do y=0,72,1

do x=0,143,1

Totaltb(z,y,x)=AvgzonAvgtimetb_v(z,y,x) * AvgzonAvgtimetb_q(z,y,x)

end do

end do

end do

SE=dim_avg_n(Totaltb,2)

 

;TE

Totaltb1=timetb_v

do t=0,365,1

do z=0,7,1

do y=0,72,1

do x=0,143,1

Totaltb1(t,z,y,x)=timetb_v(t,z,y,x) * timetb_q(t,z,y,x)

end do

end do

end do

end do

TE1=dim_avg_n(Totaltb1,0)

TE=dim_avg_n(TE1,2)

 

;attribute

Total!0="lev"

Total!1="lat"

Total&lev=lev_p

Total&lat=lat

 

 

MMC!0 = "lev"

MMC!1 = "lat"

MMC&lev = lev_p

MMC&lat = lat

 

SE!0 = "lev"

SE!1 = "lat"

SE&lev = lev_p

SE&lat = lat

 

TE!0 = "lev"

TE!1 = "lat"

TE&lev = lev_p

TE&lat = lat

 

;output

system("bin/rm -f ./Total.nc")

d = addfile("./Total.nc","c")

d->Total = Total

system("bin/rm -f ./MMC.nc")

e = addfile("./MMC.nc","c")

e->MMC = MMC

system("bin/rm -f ./SE.nc")

f = addfile("./SE.nc","c")

f->SE = SE

system("bin/rm -f ./TE.nc")

h = addfile("./TE.nc","c")

h->TE = TE

 

end