文摘

经过15年平均可利用NCEP / NCAR提供的气象数据,本文展示了进化的意思是季节性,4月到10月之间,西方地中海盆地对流层的动力学(WMB)。如本文所示,它是meso-alpha互动的结果的日常振荡沿海盆地周围的热驱动的发行量和沉没的日常脉动的西方地中海区域的速度。从15年平均水平,此外,这些过程之间的显著相关性被发现(每日振荡的海风和每日脉动沉降/收敛WMB)。这种持续的量化这些对流层过程之间的联系入手的远程并置对比meso-alpha规模和季节性进化力量的联系。测试统计数据大于临界值5% f分布的显著性水平。此外,我们估计一个普遍昼夜补偿性下沉在地中海西部的最大平均下沉(沉降)运动在18:00 h UTC−0.2厘米/秒和1000 hPa夜间普遍意味着向上运动(融合)的0.05厘米/秒0点h UTC, 1000 hPa。

1。介绍Meso-Alpha尺度气象持久性西部地中海盆地

主要的大气环流模式的确定途径,及其季节性变化在地中海盆地西部(WMB),是一个有关的问题将反馈驱动气候变化降水政权而言,二次污染物生产、通风条件,等等。

大气流动制度的描述,其季节性和统计学意义,允许评估选择代表性的案例研究来评估气候和空气质量的影响,此外,不同组件之间的反馈在地中海环境中参与气候变化(水蒸气预算,进出口污染物通路在地中海地区,土地利用的变化,等等)。

典型的日常周期的风向遍布地中海西部的沿海站点具有昼夜交替的内陆海风和夜间排风(图1)。这些周期的形状和宽度强烈依赖于季节因为它们热驱动大气发行量。图1显示的例子不同的每日平均周期的风方向四个WMB沿海站点。相同功能易于辨认:风向的季节性(秋季和夏季),持续时间昼夜海风(长在夏天比在秋天),土地排水风方向(不管什么季节几乎相同),和周日海风方向(白天改变,尤其是在夏天)。

尽管NCEP / NCAR再分析解决(1)不符合要求给一个可靠的强度meso-beta(或γ)西部地中海盆地规模的过程(2),可以用它来获得一幅表现一般和通行meso-alpha规模特性在中尺度对流层发行量是嵌入式3- - - - - -6]。

在本文中的研究中,我们使用了一个6小时再分析数据集,在范围的日期在4月到10月之间,平均每日数据从1991年到2005年(15年)。该数据库提供的免费NOAA /桨/ ESRL PSD(美国科罗拉多州博尔德)在互联网上(网站http://www.esrl.noaa.gov/psd/)。这些复合天气地图是由NCEP / NCAR再分析的过程Kalnay et al。7),有空间分辨率度与17压力水平。

我们计算每小时和每月的意思,海平面的15年期间,压力和水平风场来识别这些气象领域的持久性和seasonal-to-daily变异性(数字2和3)自WMB沿海海风,返回流在空中和补偿性下沉在大海,成为最特色的对流层风循环从大约4月底到10月初8,9]。

乍一看,持久性的亚速尔群岛反气旋所选七个月脱颖而出显然(月平均海平面压力表示阴影的颜色,如图2),最大的优点在7月和10月的最低平均海平面压力值。再分析手段也显示在撒哈拉的扩展低持久性伊比利亚半岛在夏天季节。这个扩展出现在意味着天气地图由于伊比利亚的形成热低压,根据先前的结果研究中尺度过程,获得一个长年缠身字符在夏天,是最常见的和杰出的在该地区的气象情况8,10,11]。

风矢量在复合地图是15年平均的结果,坚持风向将导致一个良好定义的向量同时向量和接近于零的模块代表高可变性在风向区域平均期间(12]。在晚春和夏季,变异性较高因为风场在地中海盆地是由热驱动过程(中尺度的发行量)同时,在今年剩下的时间里,大气环流(天气流)盛行更持久west-component流向(13]。

在这个时间和空间分辨率为不同的月平均风场的结构相当顺利,尽管一些从地形上链接功能可以瞥见在晚春和夏季(图2),由太阳能加热(即驱动的。在昼夜时间图3)。因此,一些收敛区域标识在地中海盆地文澜et al。4,10)出现在地中海周围的主要山脉屏障的向量收敛的意思是水平风矢量。

补偿性下沉地区过海(4)的结果的形成深度融合地区高山屏障(因为它是阿尔卑斯山脉和阿特拉斯)和大半岛(比如链接热低点伊比利亚和安纳托利亚)。这些下沉区域表现为差异意味着风矢量的复合映射(数字2和3)。

收敛性和补偿性下沉是中尺度过程链接到太阳能加热的山脉斜坡,因此有一个每日下午周期与最大值。在夜间,热发行量放松和散度风场的消失(图3)和通用(天气)流动。

比较白天与夜间风水平向量的方向沿着地中海的海岸线脉动行为是显而易见的。这个脉动更明显的盆地,西边与向量面向大海在夜间显示普遍收敛在海上和白天向量面向内陆(伊比利亚半岛)或平行海岸(里昂和利古里亚海的高尔夫球)。这种行为是依赖于季节性的,因为它取决于太阳能加热的强度和持续时间。

比较夏季和秋季和春季月(图2),大西洋的强化反气旋,因此,风速的增加(图很明显2)。在夏天,白天比今年剩下的时间长;因此,当计算统计,每天日过程有一个更大的重量比夜间的发行量。这导致增加模块的风矢量的复合映射的地区白天风速远远高于夜间风(例如,海风的风和排风在沿海地区)。

总结,下面的持久性已观察到在夏天当比较平均复合地图与其他个月(4月、5月和10月):(我)上有昼夜水平风场的散度西方地中海和黑海;(2)在伊比利亚半岛的东部沿海,东风的增加意味着综合地图6月,7月和8月的增加与海风流的小时数;(3)意味着复合地图显示增加了收敛沿着阿特拉斯和阿尔卑斯山壁垒在昼夜时间;(iv)西北部风力增强高尔夫的里昂,利古里亚海,和北意大利海岸在白天;(v)沿海地区的利比亚和埃及的意思是复合地图显示显著增加风速向南流动;(vi)有沉降面积在利比亚海岸(Sidra-Tripoli海湾),白天加剧和表面产生一种强烈的气旋运动风构成流出地区的空气质量在地中海向大西洋南部(平行的Atlas脊)和地球赤道。这个循环是在秋天不太明显。

现在出现的问题是所有这些流程,季节性依赖、每日循环后,都是联系在一起的领导一个广义散度(天)和整个WMB收敛(晚上)。

因此,这项工作的目标是,首先,量化的季节性和平均每日周期盛行的西方地中海和补偿性下沉,其次,分析季节性的日变化之间的关系的强度补偿运动(沉降和收敛)在海洋和中尺度流的日常周期(日海风和夜间土地流域)在WMB的海岸。从6小时获得我们的结果,提供了NCEP / NCAR再分析数据集的范围之间的日期4月和10月,指出季节性的日变化之间的关系的强度补偿运动(沉降和收敛)在西方地中海和中尺度流的日常周期(日海风和夜间土地流域)的海岸盆地;对流层动态如何在西部,地中海是日常加强之间的交互的结果(天)和削弱(晚上)热驱动的发行量和补偿性运动在大海。

2。在西方地中海盆地沉降NCEP / NCAR再分析数据集

2.1。估计平均垂直速度平均水平散度

NCEP / NCAR再分析数据集提供等水平风速分量、位势高度和温度的值不同的压力水平。它还提供了ω,定义为,通常称为“ω垂直运动”,也就是说,运动后的压力变化,在等压坐标系中扮演相同的角色(垂直速度)在高度坐标(14]。

可以计算散度场和垂直速度,,对于一个给定的压力水平,从连续性方程(高度坐标)和垂直空气的密度分布较低对流层因为当有垂直运动相关的压缩密度必须考虑的高度依赖。

连续性方程,第一项是当地的密度变化(或单位体积质量增加率),第二项是质量流量: 在哪里空气密度在一个给定的高度吗,在参考空气密度的高度吗,是时间,是向量风速、重力加速度,理想气体常数,绝对温度的空气,是空气分子质量。

例如,对于一个给定的时间,因为00 h或12 h再分析领域,可假定的是,空气密度在一段时间内保持几乎稳定在一个压力水平再分析领域;然后使用基本状态质量通量密度不是发散(1)。然后,从(1),它是直接获得以下关系: 考虑水平散度作为已知数据计算的再分析字段和重新排序(2)作为垂直速度的微分方程, 然后,解决这个垂直速度的一阶微分方程,它是直接获取垂直风速(高度坐标)水平散度的函数在给定的高度:

2.2。每日进化和沉降的季节性地中海西部

从NCEP / NCAR 6小时再分析数据库,我们也获得了“意味着一天”每个月,每个月平均每小时的日子通过15年(1991 - 2005)。因此,我们已经获得了长达mean-month进化水平散度风在第一压力水平,从3),相应的垂直风速在这一水平。

量化的季节性和沉降的日常进化气团西部地中海中确定NCEP / NCAR复合地图(数字2和3),我们平均水平散度风场和垂直风速在地中海西部的一个地区,在巴利阿里群岛和撒丁岛之间,再分析水平风场表明强意味着沉降(图4)。垂直风速和水平散度,正如所料,anticorrelated,因此,积极的价值观分歧显示向下运动的空气质量,在表面产生相对高压值水平。在夏季,当沿海收敛强烈开发整个西地中海周围沿着海岸,最大垂直风速的平均值,1000 hPa,介于0.15和−−0.2厘米/秒。这些平均值与一些造型练习好一致性表现在夏季条件下西部地中海(15- - - - - -17),与先前的测量结果与夏季气象调查(17]。

高值西方地中海上的沉降是由于不同过程的协同作用的总和8,18]。一方面,从综观的角度来看,有亚速尔群岛反气旋的影响对相关的区域和中纬度地区盛行的沉降哈德利环流;另一方面,从一个中尺度的观点来看,有一个深和关闭海包围,陡峭,半干旱山区有利于发展强劲的海风和热驱动对流层风每天振荡流(10,19- - - - - -21]。

作为一个协同作用的结果和气象过程治理大气运动在不同的空间尺度上,有明显的季节性的进化沉没风速在西方地中海(图4),不仅与季节性的演变以及相关太阳能隔离和气候温度记录最大值(7月13),但也与其他可见与对流层的动力学在地中海的季节性进化西部地中海盆地对流层臭氧或过渡的连接分散的场景(9,17,18,22,23]。

另一个相关功能在图4是积极和消极的交替的散度值(或垂直风速)。积极的价值观得到在夜间小时白天和消极的。虽然长年缠身反气旋条件普遍在WMB天气尺度(13,17),这个结果表明净融合水平风在夜间(迫使向上运动的气团在对流层)和散度在白天(向下运动的空气质量)。这每日的“脉动”方向的垂直运动可以解释如果我们认为在WMB有meso-alpha(电视)连接在整个地中海盆地西部,白天,热驱动发行量开发整个沿海地区对流层补偿空气质量流入向内陆与海洋气团在空中的下沉运动,和,在夜间,排水流量来自内陆向海一起温暖的地中海表面(夏季)生成一个相对低压西部地中海(气旋meso-alpha规模向上气团运动)。从综观的角度来看,这对流层脉动被视为“典型”的日常周期大西洋(削弱和加强)的反气旋在地中海(13,17]。

完成这部分,相关的注意,散度曲线的振幅增加从4月到7月,减少从8月到10月(图4);散度强度成正比,太阳辐射的年变化。这是因为水平差异在海的那边是美联储通过补偿性下沉,补偿热驱动沿海发行量(地面)的太阳能加热的结果。

在接下来的部分中,我们详细讨论之间的关系的季节性和日常脉动沉降强度在海上和中尺度的日常周期运动在WMB的海岸。

3所示。在地中海盆地西部Meso-Alpha尺度大气相互作用

研究meso-alpha规模对流层相互作用,我们计算每日脉动之间的统计相关性平均沉降计算在WMB(图4)和风向的平均时间演化上四个不同的沿海地区在WMB(图1从4月到10月(图)5)。学习交互的时间依赖性,我们考虑过再分析数据在00 h和06 h夜间周期在12 h和18 h昼夜时间。时间总是在协调世界时(UTC)。

策划后平均风的方向在不同的沿海地区的平均散度值计算海,强大的季节和昼夜之间也出现分歧和夜间值(图5)。此外,在几乎所有的情况下,我们已获得相当合理的大小虽然意义两个层面发现之间的相关性也依赖于网站(表1)。

在夜间,无论网站,标准差为周日夜间值高于值(图5),因为低风速通常在夜间。这个特性还解释说,在夜间时间比获得的统计数据可以同昼夜值(表1)。此外,风向与所有的夜间值接近于零的负差异而高(积极)散度值总是与白天的时间。

极地地块(图6)是将季节(春、夏、秋季)和每小时(晚上12和18 h)可用的再分析数据。在这些极地情节,轴的原点的距离等于模块(正值)计算平均散度(对于一个给定的时间和季节)。的设在对应的地理南北方向(北指向积极的一面设在)和设在东西方向(东指向积极设在)。因此,风流方向(与每个散度关联值)决定了极角的情节(角度在北方的起源和与其他积极的价值观角度绘制从北顺时针)。在这些情节表明平均方向角向“意味着空气”吹。

图的一个显著特征6描述图时,连贯地说4是最大分歧总是与夏季同时最小差异在海的那边总是记录在秋天。在春天,最大的散度值被记录在下午晚些时候在中午散度值低。此外,在夏季和春天的季节,无论网站的,分歧在12:00在18:00 h高于h。

在最高的太阳能隔离时间的地中海上的沉降(分歧)达到最大强度,增加大气压力的低层大气和反气旋的发行量,驱动力的昼夜演化海风的方向沿着地中海西部海岸。因此,除了里昂的海湾,有一个合理的好的线性相关性角度(风向)和海的强度差异,也就是说,一天的小时(图6、表1)。最糟糕的周日的线性相关性在墨西哥湾发现里昂,在其他互补气象过程中也扮演着重要的角色在日常动态风的流动。大陆气团来自Cantabric海和中欧(檐沟山谷,法国比利牛斯山脉和卡尔卡松的差距)流入,通过墨西哥湾里昂,在西方地中海盆地的西北部。沉降的冷水流过里昂和海湾的地中海西北部描在地中海广义补偿下沉。只有非常高值的散度在地中海(即。,during summertime) can perturb the direction of this inflow’s winds, veering them towards East-Southeast. In spring, when divergence values on the Mediterranean are not as high as in summer, diurnal winds flow into the Mediterranean towards the Southeast. Despite the season, during nocturnal hours, wind flow is almost constant with direction towards the South-Southeast.

4所示。结论

广泛的可用性数据集提供的NCEP / NCAR再分析气象领域显示了对流层动力学的主要特征的持久性在WMB meso-alpha规模。

15年平均可利用气象领域后,在4月和10月,我们展示了对流层的意思是季节性的进化动力学在地中海西部的结果meso-alpha沿海热驱动的日常振荡之间的相互作用在WMB发行量和沉没的日常脉动速度在地中海地区的西方。此外,从15年平均水平,持续的链接(统计上的显著相关)已经发现这些过程之间(每日的海风和日常脉动振荡沉降/收敛WMB)阐明远程并置对比和季节性进化力量的联系。

尽管位置,在夜间小时,风在WMB吹向海(相应的夜间融合如图4);在白天,风的方向在不同的海岸WMB(以及他们的强度)都与下沉运动的激活在海的那边(昼夜差异看到大海在图4)。在夏季,当中尺度发行量强,广义的脉动循环在WMB(图6)是在良好的协议与平均每日的循环风的方向以不同的沿海站点在盆地(图1)。

这些盆地内的对流层meso-alpha交互驱动意味着在WMB对流层动力学响应的一般反气旋流气团白天和弱气旋流在夜间(图7)。

包括的影响noncaught中尺度过程(meso-beta和meso-gamma尺度)在地中海盆地风流动的连续性,必须执行的分析提出了更高的分辨率与数据库。预见到的气象过程(与空间尺度上低于2.5度)将加强讨论的补偿运动。再分析数据集的时间分辨率的增加也会导致更好的低估每日的持久性和演化周期和精细结构(收敛性和补偿性下沉区域)的中尺度流。这些方面将未来工作的目标。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突关系。

确认

支持的参考系基金会Generalitat Valenciana(西班牙)。这项研究部分由西班牙科技部资助,通过研究项目“MODELISMOS”cgl2010 - 17623和“GRACCIE”-CONSOLIDER-INGENIO2010程序csd2007 Conselleria de - 00067和的文化(Generalitat Valenciana,西班牙)研究项目“反馈”和“DESESTRES”-PROMETEO Programs-P / 2009/06和PROMETEOII / 2014/038。NCEP再分析资料是由NOAA提供/桨/ ESRL PSD,科罗拉多州博尔德美国,从他们的网站http://www.esrl.noaa.gov/psd/。