北太平洋风暴轴与黑潮延伸体海温的相互作用

黑潮是沿着北太平洋西部边缘向北流动的一支强西边界海流，其在日本岛以东的续流部分被称为黑潮延伸体。黑潮延伸体上方的北太平洋中纬度大气中存在一条约呈东西向的气旋和反气旋活动活跃带，称为“北太平洋风暴轴”。北太平洋风暴轴与黑潮延伸体海温存在紧密的相互作用关系，在中纬度海气耦合过程中发挥重要作用。本书包括以下内容：首先，阐述了北太平洋天气尺度涡旋及风暴轴的分类和发展机制：其次，阐述了黑潮延伸体海温多尺度变化机制及其影响：最后，阐述了北太平洋风暴轴与中纬度海洋锋耦合关系的季节变化特征，揭示了风暴轴与海洋锋的相互作用机制，评估了数值模式对风暴轴及其与海洋锋关系的模拟能力，并预估了未来全球变暖背景下两者关系的变化。
本书可供大气科学、海洋科学及其他相关专业的科研人员、高校教师和研究生阅读参考。

第1章 绪论 1
1.1 黑潮延伸体的多尺度变化 2
1.1.1 黑潮延伸体的大尺度变化 2
1.1.2 黑潮延伸体的中尺度变化 3
1.2 北太平洋风暴轴概述 3
1.2.1 风暴轴的定义 3
1.2.2 风暴轴的多尺度变率特征 4
1.2.3 风暴轴对天气气候的影响 5
1.3 黑潮延伸体和北太平洋风暴轴在中纬度海气耦合中的作用 6
1.4 中纬度海洋锋影响风暴轴的途径 7
1.5 中纬度海洋锋与风暴轴之间的正反馈机制 8
第2章 北太平洋天气尺度涡旋的分类和发展机制 9
2.1 天气尺度涡旋的分类 9
2.2 两类天气尺度涡旋的特征 11
2.3 两类天气尺度涡旋的发展机制 19
第3章 北太平洋风暴轴的分类和发展机制 36
3.1 风暴轴的表征 36
3.2 北太平洋风暴轴的分类 38
3.3 各类北太平洋风暴轴的发展机制 42
3.4 北太平洋天气尺度涡旋与风暴轴的关系 49
3.5 热带气旋活动对北太平洋风暴轴的影响 55
3.5.1 热带气旋活动对下游 Rossby波活动的调制 57
3.5.2 热带气旋活动对风暴轴影响的空间分布 58
3.5.3 热带气旋活动对风暴轴影响的时间尺度 61
3.5.4 热带气旋与风暴轴的年际变化关系 62
第4章 黑潮延伸体海温多尺度变化机制及其影响 65
4.1 黑潮延伸体海温异常 65
4.2 黑潮延伸体区域海洋锋结构 66
4.3 黑潮延伸体的多时间尺度变化特征——偶极子结构 67
4.4 黑潮延伸体的中尺度涡变化对风暴轴的影响 77
4.5 黑潮对PNA的影响及其机制 81
第5章 北太平洋风暴轴与中纬度海洋锋的关系 91
5.1 北太平洋风暴轴与中纬度海洋锋的气候态分布特征 91
5.1.1 北太平洋中纬度海洋锋的分布特征 91
5.1.2 北太平洋风暴轴的分布特征 93
5.2 北太平洋风暴轴与中纬度海洋锋强度变化的关系及其原因 95
5.2.1 北太平洋中纬度海洋锋强度指数的定义 95
5.2.2 北太平洋风暴轴与中纬度海洋锋强度变化的关系 95
5.2.3 北太平洋风暴轴与中纬度海洋锋强度关系季节变化的原因 97
5.3 北太平洋风暴轴与中纬度海洋锋经向位置变化的关系及其原因 101
5.3.1 北太平洋中纬度海洋锋经向位置指数的定义 101
5.3.2 北太平洋风暴轴与中纬度海洋锋经向位置变化的关系 102
5.3.3 北太平洋风暴轴与中纬度海洋锋经向位置关系季节变化的原因 104
第6章 中纬度海洋锋对北太平洋风暴轴异常的响应 108
6.1 北太平洋风暴轴与中纬度海洋锋耦合关系的季节变化 108
6.2 中纬度海洋锋对北太平洋风暴轴异常的响应特征 111
6.2.1 夏季 111
6.2.2 秋季 112
6.2.3 冬季 113
6.3 中纬度海洋锋对北太平洋风暴轴的响应机制 114
6.3.1 夏季 115
6.3.2 秋季 117
6.3.3 冬季 119
第7章 北太平洋风暴轴对中纬度海洋锋强度变化的响应 122
7.1 模式和数值试验方案设计 122
7.2 北太平洋风暴轴对中纬度海洋锋强度变化响应的敏感性 123
7.3 北太平洋风暴轴对中纬度海洋锋强度变化的响应机制 126
7.3.1 低层大气斜压性 126
7.3.2 天气尺度经向风速扰动和气温扰动 128
7.3.3 局地能量转换 129
7.4 中纬度海洋锋对低层大气斜压性恢复过程的影响 131
第8章 北太平洋风暴轴对中尺度海温的响应特征及其机制 134
8.1 模式和模拟方案设计 134
8.2 北太平洋风暴轴的响应特征 136
8.2.1 风暴轴响应的水平结构 136
8.2.2 风暴轴响应的垂直结构 137
8.3 北太平洋风暴轴的响应机制分析 139
8.3.1 边界层响应过程 139
8.3.2 垂直运动 142
8.3.3 斜压性及斜压能量转换 144
第9章 高分辨率大气模式和海气耦合模式模拟风暴轴的差异及原因 146
9.1 LASG高分辨率海气耦合模式 146
9.1.1 模式简介 146
9.1.2 试验方案设计 146
9.2 北太平洋地区海气耦合模式的模拟性能评估 147
9.2.1 大尺度大气环流 147
9.2.2 表面热通量及降水 148
9.2.3 北太平洋风暴轴 149
9.3 大气模式与海气耦合模式模拟风暴轴的差异 150
9.4 大气模式与海气耦合模式模拟风暴轴差异的原因 152
9.4.1 大尺度大气环流的差异 152
9.4.2 大气边界层中的差异 153
9.4.3 高分辨海温对边界层的影响 155
9.4.4 海气耦合作用对垂直通量的影响 157
9.4.5 斜压性及斜压能量转换过程 161
第10章 北太平洋风暴轴和中纬度海洋锋关系未来演变预估 163
10.1 CMIP5模式对北太平洋风暴轴的模拟能力评估 163
10.1.1 冬季 164
10.1.2 春季 168
10.1.3 夏季 172
10.1.4 秋季 177
10.2 全球变暖背景下北太平洋风暴轴变化的预估 181
10.2.1 冬季 181
10.2.2 春季 183
10.2.3 夏季 183
10.2.4 秋季 183
10.3 CMIP5模式对北太平洋风暴轴与中纬度海洋锋关系的模拟 183
10.3.1 冬季 183
10.3.2 春季 190
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