大气浮力频率的时空变化及其影响因子

杨可心,陆尔,赵玮

摘要 采用NCEP/NCAR再分析资料，分别将一日4次、日平均、月平均资料作为输入进行计算，分析了浮力频率在不同尺度下的时间变化及空间变化，发现浮力频率的分布与纬度和高度、海洋和陆地、山脉和地形分布等有关。一般认为，浮力频率取决于上下层的温度差。通过对其表达式的推演，指出浮力频率除了与上下层温度差有关外，也与气温本身有关，是两者的非线性函数。针对不同时间尺度及空间的采样样本，研究了气温和垂直温差在浮力频率时空变化中的相对重要性。结果表明，对浮力频率的某些时空变化，在一些区域，气温本身的变化也很重要，其影响甚至能超过上下层温度差的作用。

关键词 浮力频率;时空变化;气温;温度垂直差异;相对重要性

对大尺度、平均状态而言，大气在垂直方向上可认为是静力平衡的。实际大气中会有区域性的不稳定对流活动。在稳定大气中，因静力平衡作用，大气能在垂直方向上形成振荡、并以重力波的形式向周边地区传播。这种波的活动对临近地区的天气会有影响，在条件不稳定大气中可触发暴雨（李麦村，1978;朱莉等，2010;王文等，2011;舒斯等，2015）。

重力波的形成和传播与静力稳定程度有密切关系，大气浮力振荡频率正是用来定量描述这种稳定程度的。李麦村（1978）从大气运动和热力学方程组出发，建立了有关垂直运动的理论方程，由此进行了重力波的解析分析。他的研究指出，重力波的波速是与浮力振荡频率相关联的。……