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J.皮叶克尼斯及海气相互作用研究

气象科技

进展

J.皮叶克尼斯及海气相互作用研究

J.皮叶克尼斯及海气相互作用研究

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Advances in Meteorological Science and Technology 气象科技进展 4(5)- 2014

J.皮叶克尼斯(Jacob Aall Bonnevie Bjerknes ,1897—1975年)是著名挪威气象学家V.皮叶克尼斯之子,是气象学的挪威学派的重要代表人物之一。挪威学派由V .皮叶克尼斯创立,在20世纪大气科学发展中贡献卓著。J. 皮叶克尼斯子承父业,很早就踏入学术领域,

不仅引领了挪威学派的学术繁荣时期,更在平均大气环流、海气相互作用等领域做出突出贡献。

J.皮叶克尼斯出生在瑞典斯德哥尔摩,1907年迁居到挪威,1924年获得奥斯陆大学博士学位。1914年他曾暂时放弃学业,到莱比锡协助父亲工作;1917年前往挪威卑尔根,负责气象观测站网建设和挪威西部的天气预报工作,在此期间提出锋面气旋模型的雏形,并在最终锋面气旋理论成型的过程中起关键作用。1931

年,J.皮叶克尼斯受聘于卑尔

根博物馆的气象系(任教授),在学术领域的成果也逐渐为国际气象界所关注,曾被邀请到新西兰、英国、荷兰、德国、加拿大、美国等多个国家举办学术讲座,并在1939年7月访问美国高校和科研机构。然而,1939年9月第二次世界大战爆发,挪威遭受德国入侵。在罗斯贝的帮助下,J. 皮叶克尼斯决定留在美国,并顺利就职于加利福尼亚大学洛杉矶分校(UCLA )物理系的天气预报研究室。1940年,J.皮叶克尼斯成为UCLA 的气象学教授,在他的推动下,UCLA 气象系于1945年正式成立①,迅速发展为世界级大气科学中心之一。二战期间,J.皮叶克尼斯曾作为美国空军顾问前往英国、意大利和美国夏威夷、关岛等地。

J.皮叶克尼斯的研究兴趣十分广泛。在卑尔根工作期间,他定义出大气波动发展过程中的两类主要辐合,将其命名为“转向线”(steering-line )和“飑线”(squall-line ),也就是后来的“暖锋”和“冷锋”,并总结出包含初生、发展、锢囚的完整的锋面气旋生命周期。他还与Carl Ludvig Godske 合作,研究了锋面不稳定问题。随着1928年无线电探空仪的发明和轻型气象仪器

的推广,连续性的探空气球观测逐渐在技术和资金上得以实现,J.皮叶克尼斯结合这类数据进行了锋面气旋形成机制和高空大气波动的研究。1926年,他还为挪威探险家罗尔德·阿蒙森②的极地飞行提供了气象支持。二战结束后,J.皮叶克尼斯着重对平均态的大气环流和西风急流进行了研究。

20世纪50年代末,也就是J.皮叶克尼斯接近60岁时,他投入到大西洋和热带太平洋海气相互作用领域的研究中,直到1975年在洛杉矶辞世。由他提出的ENSO 循环概念所引发的海气耦合系统的研究热潮持续至今。J.皮叶克尼斯把他对海气问题的灵感、决心和动力归功于罗斯贝、斯维尔德鲁普(H. U. Sverdrup )和汉森(Bjørn Helland-Hansen )。令人遗憾的是,在这三位科学家逝世时(1957年),J.皮叶克尼斯的海气研究刚刚开始。

J.皮叶克尼斯最先关注的是北大西洋区域的海气相互作用现象。他认为20世纪初北大西洋偏暖现象可能是由风应力加强使湾流加速导致的。通过对年际、年代际时间尺度海气之间相互作用的研究,他发现北大西洋海表面温度(SST )的年际变化与西风强度有关:强西风年,冰岛格陵兰岛以南SST 偏低,湾流区SST 偏高,并注意到北大西洋涛动(North Atlantic Oscillation ,NAO )是北大西洋区域重要的外强迫。两个多世纪前,传教士Hans Egede 在日记中也记录了格陵兰岛和丹麦冬季气温年际尺度的反相变化,而NAO 这一术语则是由G. Walker 在研究全球大气异常之间关系时提出的。J.皮叶克尼斯分析了冰岛和亚速尔群岛区域的海表面气压差异,利用1890—1940年的数据研究了北大西洋SST 和海平面气压(SLP )相关性,指出年际尺度的SST 异常主要与局地海气界面潜热和感热通量变化有关;年代际尺度的SST 异常主要与海洋环流和海洋热交换有关,通过非局地、缓慢的动力作用完成。北大西洋的气候变率和海气相互作用动力过程吸引了诸多科学家进行观测、理论和数值模式研究。

J.皮叶克尼斯及海气相互作用研究

叶鑫欣 焦艳 傅刚

① 美国第四个大学气象系,前三个为罗斯贝最早创建的麻省理工学院气象系、加州理工学院和纽约大学气象系

② 罗尔德·阿蒙森(Roald Amundsen ,1872—1928年),挪威极地探险家,是世界西北航道的征服者,曾经3次率探险队深入到北极地区, 1911年12月14

日成为历史上第一个登上南极点的人J.皮叶克尼斯