观测显示,在冬季北半球和南半球的对流层大尺度环流有着显著的逐月变化,主要是很强的沿着纬圈对称的,或者环向分量。最近,一些研究着重讨论北半球和南半球环向模是不是沿纬圈变化的对称或非对称模的基础模式。北半球的环形模比南半球更不对称,因为北半球的低层边界有着更大的沿着纬圈的不对称性。南半球环向模的很强的沿纬圈的对称性可能是因为南半球的陆地较少。但是,有着沿纬圈的不对称边条件的模型实验指出仍然存在一个很强的大气变化的沿着纬圈的不对称性。因此,人们推测北半球的低层边界条件不是唯一产生北半球环形模沿纬圈不对称性的因素。除了产生可以引起北半球环形模的不对称结构的行星驻波之外,北半球的陆地—海洋地形倾向与在大洋水域的上游侧沿纬圈限制风暴路径。然而,为什么风暴路径的沿纬圈局地分布会影响环形模沿经圈的分布?
研究者的工作说明,利用一个弱的非线性模型,带有一个双极子午面结构的低频环形模能够通过来自天气尺度的涡旋通量产生。如果天气尺度的涡旋组织的风暴路径随经度的变化被带状局限在一个很窄的局部区域,就像在北半球观测到那样,涡旋驱动的双极图样在它的生命周期内将会呈现一个相对较短的沿纬圈的尺度和沿纬圈的不对称性,这是因为Rossby波的很强的向下游的能量色散。这种沿纬圈的不对称性对先前存在的风暴路径和环向模的相对位置很敏感。但是,如果象在南半球观测到的那样,先前存在的风暴路径沿着纬圈被限制在一个相当宽的局部区域的话,Rossby波的色散就几乎消失了。对于这种情形,涡旋驱动的有着相对较大沿着纬圈尺度的双极模将会呈现出一个沿纬圈的不对称性,这个不对称性对双极模和先前存在的风暴路径的相对位置不敏感。这个结论揭示了为什么在南半球,涡旋驱动的双极模更有可能是环向模。
相关论文发表于《地球物理学研究通讯》(
GEOPHYSICAL RESEARCH LETTERS, VOL. 34, L17701, doi:10.1029/2007GL030436, 2007 )2007年34卷13期。