定常波

不隨時間改變的大氣波動。

中文名稱	定常波
英文名稱	stationary wave
定　　義	不隨時間改變的大氣波動。
套用學科	大氣科學（一級學科），動力氣象學（二級學科）

基本介紹

• 中文名：定常波
• 外文名：stationarywave
• 相關術語：定常渦旋
• 學科分支：大氣科學，動力氣象學

描述

把緯向平均環流偏差的時間平均定義為定常波。它表示時間平均圖上的緯向偏差值，又稱定常渦旋項，主要反映大氣活動中心、高空平均槽脊以及季風等特徵。其三維結構主要用半球時間平均場的緯向不對稱分布和經度——高度剖面圖表征。

定常波的形成主要是地形和非絕熱加熱分布不均勻性強迫的結果，兩者對於定常波的維持都是十分重要的。但熱力強迫和地形強迫產生的定常波有不同的結構。熱力強迫的擾動尺度比地形強迫的大，尤其在對流層上部。它們的位相隨高度也有更顯著、更系統的向西傾斜。

北半球冬季定常波主要特徵

（1）200百帕高度場在高緯度和低緯度有不同的流型，中緯度有明顯的緯向動量向極通量，這種向極通量表示有一個從高緯流型向低緯流型的EP通量。因此低緯度流型的波動部分是由較高緯度的波動所強迫。中高緯負值中心位於140°E和70°W。在30°N附近高度場分布有明顯突變現象，30°N南北高度場有明顯反位相分布。

（2）地形作用是確定北半球冬季急流層次上定常波的主脊和主槽位置的主要因子，而熱力作用對維持高緯度洋面低壓起重要作用。比如，500百帕高度場在西藏高原和落基山上空有西北氣流，氣候平均急流向極一側有明顯下游槽。海平面低氣壓位於高緯度海洋上，等壓線沿海面線密集。GCM數值模擬中氣候平均海平面氣壓擾動可由下邊界熱力影響產生。

（3）定常波垂直結構。在較高緯度上位勢高度場隨高度向西傾斜，而且定常波傾斜向上伸展到平流層下部，這種西傾反映了定常波的熱量通量在各層上都是指向極地的。高度場中定常波振幅隨高度明顯增加直到對流層頂，這表明定常波的垂直結構中有一個相當正壓分量（即隨高度沒有位相傾斜）。

（4）在低於700百帕處，低層由定常波引起的向極熱量通量特別大。地面溫度場的極大值和極小值多數位於高度場中相應值的兩邊約四分之一波長處，而高度場表現出隨高度明顯西傾，這種特殊的低層結構在北半球夏季和南半球冬夏季的定常波中均不存在。

北半球夏季定常波主要特徵

（1）200百帕上，夏季定常波在30°N附近達到最大振幅，在這個緯度上，200百帕高度場的主要特徵是青藏高原和兩個大洋中部的低槽（即太平洋氣旋和大西洋氣旋）。其次，大西洋槽擴展到地中海，而北非和落基山存在高壓。

（2）海平面氣壓場中，上述系統均反位相。這些系統的垂直結構類似於熱帶天氣系統的垂直結構。這是由於較暖的大陸和較冷的海洋之間的熱力對比。這種結構在夏季定常波位勢高度及溫度的沿30°N經度－高度剖面圖上也很明顯。而由200百帕高度場和海平面氣壓場來看，熱帶型結構的影響一直延伸到太平洋和歐亞大陸相當高的緯度。夏季定常波高低層的反位相可以認為是下墊面的加熱和冷卻作用。

（3）夏季定常波的垂直結構有隨高度向東傾斜的特徵。這反映了夏季定常波地形強迫作用不是主要的，而地形強迫作用主要表現在大地形上空是脊的形勢，在大地形的西側有明顯的短波槽。東傾特徵在500百帕上較明顯，200和700百帕之間都有。槽脊的距離為1000千米的量級，小於冬季特徵半波長。

對大氣環流的作用

定常波對熱量、西風動量、位勢高度有經向輸送作用：

（1）熱量以50°N為中心有很強的向北輸送，這與中緯度定常波槽脊隨高度有明顯的向西傾斜有關。向北的輸送有兩個最大值區，一個在對流層上部和平流層下部，一個在近地面附近。

（2）動量通量分布的特徵在50°N以南有向北的輸送，50°N以北有向南的輸送。這種輸送特徵與定常波槽脊在副熱帶有西南－東北傾斜，在中高緯有東南－西北傾斜的特徵有關。

（3）因為地轉風對位能的經向輸送沿緯圈的平均值為零，因此定常波對位能的輸送代表的是非地轉運動的作用。這種輸送的主要特點是在中緯度有明顯的向赤道輸送 。