郑冬冬，刘仁强

（1.张家口市气象局气象服务中心，河北 张家口 075000；2.南京信息工程大学大气科学学院，江苏 南京 210000）

大气潮汐在中层大气上部和下部动力学中发挥主导作用。在这篇文章潮汐定义就是大气潮汐中层大气程序（ATMAP）对潮汐振荡的限制根据经典潮汐理论和12小时及24小时时段来看是全局一致的。已尝试用来描绘其全球形态;看到大气潮汐特殊问题，但这类研究受到不均匀分布观测地点，特别是在南半球的稀缺影响。纠正了呈现在首次观测中层和热层较低层中风在南半球太平洋地区以外某种程度上失衡。

目前的结果将和那些在其它战略网站上观测作比较，Adelaide（34.5°S，138.5°E）和Yambol（42.5°N，26.6°E），每个都有一个地理坐标，以及到通过高层大气研究卫星（UARS）获得的全球范围内风数据。这颗卫星拥有高分辨率多普勒图像和风成像干涉仪。许多卫星数据可用于35°S的95公里高度，并尽可能被用于比较目的。此外参阅国际参考大气和最近的模型，如全球规模风模型和实证的水平风模型。

1 设备和数据分析

Grahamstown单站全天流星雷达的观测半径达到200 km，假定观测的大概高度范围为85～100 km。系统提供了方向但不是流星回波高度。纬向（EW）和经向（NS）分量的风速在流星高度，假定水平，是对0.75 h时间间隔从方向和返回流星回波多普勒移频统计推断的。单视线速度达到4 ms-1可能会错误，但对于一个给定的0.75 h间隔平均纬向和经向风，藉以更高精度，取决于该间隔期间观测的流星回波数目。

从分量使用准则在大气潮汐车间的商定速度提取潮汐振幅和相位。为此目的，用每月矢量平均，因为它们产生振幅和位相出现持续整个月问题。这需要积累速度分量达到32个0.75 h时间箱，然后平均，所以形成“等效日”为该特定月份。

图1显示对应于1987年1月等效日纬向风。可看出实际气流很逼近前四谐波。

式中：v、v0和vm分别是风速，初速度和m-1日振幅在ms-1。t是时间（h），且 ωm＝2πm/24。Φm是 m-1昼夜项由当地太阳能时间（LST），以小时为单位最大流量分别在经向和纬向潮汐速向东和向北。

图1 1987年1月纬向时间分布

2 结果

1987年和1988年是唯一具有全年可接受月数据。这也使得这些年得到更详细研究。1987年结果在这些年中非常有代表性，其在这里用于为说明周日（m=1）和半日（m=2）潮汐提供一些例子（分为DT和ST）。

图2 1987年每月标准化风谱

1987年（图2）风的标准化谱是使用最大熵法获得的。这些非抄袭的“2日波”在强一月份经向风中显示潮汐分量（DT和ST）主导地位。潮汐振荡显示随着季节重大变化。与ST相比，DT在春夏季更强些，但ST在秋冬两季更强。两潮汐绝对值最强在秋季。虽然以前拟合函数中使用四种谐波，潮汐分量意义最大。

2.1 背景环流

与90公里高空观测的Adelaide纬向盛行风月平均速度相比具有相似数据。在Grahamstown观测的平均纬向流一般是向东的（可能1987年10月除外，在冬季（夏季）在大概80公里处作为结论的由大气波动引起动量沉积不符合期望封闭或逆转向东（向西）。

2.2 周日潮汐

振幅DT月平均振幅显示季节变化。纬向分量（OA of 15.4±0.8 ms-1）一般比经向分量（OA of 10.5±0.9 ms-1）大。McLandress等发现两个分量如WINDII测量的在中纬度有着相似大小；同样有其它差异存在于卫星测量和结果，这些有许多可能原因。在对EW和NS振幅的不确定性检测中，对于后者表现出更大年际稳定，尽管这两个分量考虑到长期变化倾是主体。一般，振幅结构显示秋季最大（MA～20 ms-1（EW）和～18 ms-1（NS））及春季二次最大（～16 ms-1（EW）和～11 ms-1（NS））。1998年（未显示）表面情节更好认证。

2.3 位相

与振幅情况形成对比，在MA位相不确定性显示EW分量每年越来越有规律。这可能都与一个事实，即EW分量是两个中较大，导致比NS没有太大结构变化。NS位相（OA of 15.9±0.4 h LST）平均晚于 EW 位相（OA of 11.2±0.4 h LST）。NS位相时间，是夏季最近的，而EW位相是夏至和冬至日最近，尤其冬季。Vial发现，当时盛行纬向风往往拖延，这是符合后期冬至（早期春分）纬向位相和大冬至（小春分）盛行纬向风。

2.4 半日潮汐

振幅EW的ST振幅（OA of 11.8±2.0 ms-1）比 NS振幅（OA of8.8±0.6ms-1）稍微大点。与DT相似的是秋季存在极大值。在1987年ST表面图基本一的。一般来说，找到的ST年际变化比DT要少。

ST年际变化表明MA值或标准检验不确定性（此处未显示）。ST季节变化在很大程度上是高阶模式变化造成，而不是相对稳定显性模式。分点极大值是可以预期，因为（2，4）和（2，6）模式在春分而不是冬至极大刺激它。根据Forbes，这尤其适用于（2，4）模式，这个模式在中纬度90～120 km处是主要的。冬至日特点是EW风量振幅在夏季比冬季要小，而NS风量振幅却相反。ST振幅在春夏季80～100 km变化更多，如果这些季节的振幅受高度下限影响，它可以解释在数据中重要春季极值缺失。

（5）由于系统测试的位相与往年同期相比振幅比研制试验更有规律性，特别是在NS分量部分。显示每月位相变化。OA 相应值是 9.9±0.4 h（EW）和 11.8±0.5 h（NS）。其他地方观测和模型计算揭示一个位相双峰。然而，这结果不能反映这个问题，ST由于模式之间很小位相迁移（1～2 h）导致高度和纬度每天显著变化。与此形成鲜明对比的是DT情况下，由两个UARS仪器仪器及数据资料对ST位相测量值有很好一致性，在任何两个数据均方差差异小于1.5 h。从UARS合并数据，Grahamstown和Adelaide表明由Forbes和Vial（1989）用模式模拟出35°S冬至时相位至少早3 h。

3 结语

（1）风场分析。在上部中间层和热层低层风可准确用盛行风分量和前四个谐波分量来近似。通过8 h潮汐控制这个地区动力流场，而6 h潮汐分量贡献则比较小。

（2）盛行风。平均纬向风始终是西风，在十月降到最小值（在此期间它在Adelaide变成东风）。平均经向风一般是南风（有时冬天除外）并且弱得多。

（3）盛行风对潮汐影响。纬向盛行风似乎通过许多途径影响DT。它与秋分点增强的振幅有关并且在二至点的EW相位滞后。ST对盛行风没有明显依赖。

（4）季节性变化。DT和ST在秋季有最大振幅，DT振幅在春季有次大值。在二分点，DT极大值减少损耗；在ST中这可能是由于高阶矩阵增强刺激。DT一般比ST强并且两种潮汐在EW方向比NS方向风能更大。

（5）年际变化。一般DT展现出比ST更大年际振幅和相位变化。

（6）偏振。EW分量主导NS分量，以至于速度矢量逆时针旋转，与南半球预期一样。对于这两种潮汐，偏振是椭圆而不是圆形。

（7）纬向相位差。EW向和NS位相偏离正交，表明NS角动量输送。

（8）与其它数据和模型相比。研究成果与Adelaide和Yambol一致，这两处分别与Grahamstown有相同纬度和经度。理论模拟和数据也有很好一致性，但也有差异，最引人注目的是在结果中ST相位双峰缺失。