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大气环流指数（AO、AAO、PNA、NAO）浅析

1. 前言

本文尝试简单解释AO、AAO、NAO、PNA等四项日常分析中常用的环流指数，并剖析各指数与对流层大气环流的关系。由于作者水平有限，若有错误之处还请各位高手不吝赐教。在下愿以此文抛砖引玉，与诸君共同进步。本文用到的资料多来自美国气候预测中心（Climate Prediction Center, CPC）。

2. 引子

众所周知，地球是太阳系内的第三颗行星，自身几乎所有的热能都是以短波辐射的形式从太阳而来。地球与太阳系内许多行星一样，都拥有一个厚厚的大气层。地球的自转轴与其运行轨道有一个大约是23.5°的夹角，而纬度越高，太阳入射光线与地表的夹角也越小。由于每单位面积上的太阳辐射强度，即太阳常数基本是保持不变的，所以太阳角越低，地表所得到的辐射强度也越低。综上所述，地球表面上的年总日射量（insolation）与纬度成反比。就一年的总辐射平衡（radiation budget）情况来说，大约在地球南北纬40°之间地区为能量盈余（energy surplus），而高于南北纬40°的地区则有能量亏欠（energy deficit）。这么一来，地球表面出现了受热不均的情况，并形成从极区指向赤道的温度梯度。这种不平衡就要通过大气层内的湍流、辐射、潜热输送、传导、对流等过程，将热能从能量盈余的赤道、中低纬地区输送热能到能量亏欠的中高纬、极地地区，以求达到能量收支平衡。

而在这个能量输送的过程中，大气环流就诞生了。通过气象学家们近300

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年的辛勤研究，现在被发现的大型环流系统有以下几种：三圈环流、沃克环流、亚澳非季风环流等等。而为了更好地理解和预测大气环流的动态与趋势，气象学家们又在上世纪定义了几项环流指数，以位势高度距平偶极来表示大气环流中经常在某些特定区域出现的震荡。这种震荡又被戏称大气环流内的“跷跷板”，即一处位势偏高，另一处则必定位势偏低。

现在就让我们进入正文吧，首先来关注一下什么叫北极震荡指数（AO Index）。

自己先上个图吧，最近的北极涛动强负值

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3. 北极震荡指数（ArcticOscillation Index）

定义：在1000hPa上，将每日北半球20N以北的位势距平，在去除季节平均距平后的得到的一项环流指数。

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