A new class of vacillations of the stratospheric polar vortex
A new class of vacillations of the stratospheric polar vortex
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平流层极地涡旋的一类新的波动
DOI：
10.1002/qj.2788
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发表时间：
2016
影响因子：
8.9
通讯作者：
Scott R
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Scott R
在地形波强迫和辐射冷却的作用下，冬季极涡的一类新的持续振荡被识别在旋转浅水方程的数值积分中。只有当注意防止热带东风的无约束增长时，才能得到这种摇摆，否则，这种热带东风会由于低纬度持续的角动量沉积而发展。摇摆循环涉及纯粹的正压动力学，其特征是动态控制的快速分裂和快速重组的涡，其次是一个更渐进的时期的涡加强的影响下，辐射松弛。分裂的发作发生时，涡的自由模式的频率接近的强迫和类似的共振激发。一个替代的基本状态的实验表明，摇摆是一个强大的功能的地形强迫和辐射松弛涡。与垂直结构模式中的行为相反，这里的摆动周期随着强迫振幅的增加而增加。一个广泛的强迫振幅存在的涡表现出明显的制度之间的过渡，一个强大的，摇摆不定的状态和状态，其中涡是弱的，纬向平均极流接近零。与观测再分析的比较表明，这里获得的波动周期可能与一些突然变暖事件的动态有关，并且辐射主导制度的开始可能与这种事件之后的涡旋面积损失有关。
A new class of persistent vacillations of the winter polar vortex, under the action of topographic wave forcing and radiative cooling, is identified in numerical integrations of the rotating shallow‐water equations. The vacillations are obtained provided only that care is taken to prevent the unconstrained growth of tropical easterlies that otherwise develop as the result of persistent angular momentum deposition at low latitudes. The vacillation cycle involves purely barotropic dynamics and is characterized by a dynamically controlled rapid splitting and rapid reformation of the vortex, followed by a more gradual period of vortex intensification under the influence of radiative relaxation. The onset of the splitting occurs when the frequency of the free mode of the vortex approaches that of the forcing and resembles a resonant excitation. Experiments with an alternative basic state suggest that the vacillations are a robust feature of the topographically forced and radiatively relaxed vortex. In contrast to the behaviour found in models with vertical structure, the period of the vacillation cycles here increases with increasing forcing amplitude. A wide range of forcing amplitudes exists over which the vortex exhibits distinct regime transitions between a strong, vacillating state and a state in which the vortex is weak and the zonal mean polar flow nearly zero. Comparison with observational reanalysis suggests that the vacillation cycles obtained here may be relevant to the dynamics of some sudden warming events and that the onset of a radiatively dominated regime may usefully be linked to the loss of vortex area following such an event.
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