渦流運動與季節平均緯向平均環流的診斷研究-E-P剖面圖的應用

周仲島 李淑貞

國立台灣大學大氣科學系

(中華民國七十五年十月六日收稿；十月十三日定稿)

摘要

　　E-P經向剖面圖中包含了由渦流水平動量通量和水平熱量通量組合而成的E-P通量向量場及此向量場在垂直經向剖面上輻散值的分佈。在準地轉理論下，E-P通量向量的指向代表渦流能量傳播的方向，而E-P通量輻散值的大小，代表渦流對平均緯流風加速或減速淨效應的大小。因此，計算各種渦流的E-P通量及通量輻散，並將兩者繪製在同一垂直經向剖面圖上，在診斷緯向平均環流維持的機制及了解渦流在其中所扮演的角色，較傳統分析方法來得直接且物理意義清楚。
　　本文採用5年北半球季節平均資料，分別計算滯性渦流、瞬變渦流及總渦流的E-P通量與E-P通量輻散值。著重於討論E-P剖面圖在不同季節中分佈的特性。冬季的E-P剖面圖，在中緯度地區瞬變渦流分佈和滯性渦流分佈呈顯著的不同。滯性渦流的E-P通量輻散場分佈較狹窄，而瞬變渦流的分佈則較寬廣；且瞬變渦流的E-P通量值、E-P通量輻散值都比滯性渦流來得大。此結果顯示冬季中緯度大尺度環流的維持，主要來自瞬變渦流（即斜壓波）的貢獻。夏季E-P剖面圖在副熱帶地區，滯性渦流所顯示的訊號最強，這和夏季季風系統有關。在春季E-P剖面圖，可看出其同時兼具冬、夏二個季節的特性，是一個即將由較具斜壓性的冬季天氣型態轉換成以季風為主夏季天氣型態的過渡期。秋季E-P剖面圖所顯示的型態和春季類似，但強度較弱，也是屬於一個明顯季節轉換期型態，只是過程恰好和春季相反。
　　文中並繪製了E-P通量年際變化分佈圖，期經由各種渦流通量年際變化穩定性分析，提供氣候模式研究人員在渦流通量參數化方面的參考。