急流动力学

• Lorenz and Hartmann, 2001, Eddy–Zonal Flow Feedback in the Southern Hemisphere
• Lee and Kim, 2003, The Dynamical Relationship between Subtropical and Eddy-Driven Jets
• Eichelberger and Hartmann, 2007, Zonal Jet Structure and the Leading Mode of Variability
• Li and Wettstein, 2012, Thermally Driven and Eddy-Driven Jet Variability in Reanalysis
• Yuan et al,2013, Observational evidence for the mechanism of the poleward propagation of zonal wind anomalies over the North Atlantic
• Kuroda， 2016， Influence of atmospheric waves on the formation and the maintenance of the subtropical jet during the Northern Hemisphere winter-A newmethod for analyzing the responses to specific forcings
• Lachmy&Harnik,2019, Tropospheric jet variability in different flow regimes

Lorenz and Hartmann, 2001, Eddy–Zonal Flow Feedback in the Southern Hemisphere

纬向平均大气的变化一直以来都是一个研究热点。最近，因为有了更可靠的数据，大家开始研究南半球纬向平均大气的变率。由于南半球强的纬向对称性，纬向平均状态的变率能代表整体变率的大部分。纬向平均风年际变率的主要模态是一个相当正压结构，代表纬向平均中纬度急流（平均位置位于50S）的南北移动。这个变率模态非常稳健，也出现在逐日、10天低频滤波、逐月、季节平均中。这个变率模态的时间尺度非常长，大部分的变率周期长于1个月。纬向指数是用于衡量该模态强度的，环流的两个极端状态叫指数状态，当急流向极便宜时，称为高指数。

该纬向指数与等压面上位势高度变率主分量在本质上是同一个现象。南半球高纬度模态是显著的纬向对称，代表极区和中纬度大气质量的波动，而这一定伴随着中纬度风的偏移。最近，Gong and Wang (1999)和Thompson and Wallace (2000)发现这个南半球环状模与北半球海平面气压变率主模态间存在显著相似性。

在很多准地转原始方程的简单模式（无地形和年循环）中也存在该纬向指数。有气候态强迫的较为真实的GCM可以模拟出南北半球环状模变率的观测结构和振幅。产生纬向指数的模式外部强迫独立于时间，因此在模式中发现的这些变率应该与大气内部动力过程有关。关于引起该变率的机制，尤其是涡旋（纬向非对称运动）的作用，最近存在一些争议。众所周知，涡旋可以引起纬向平均风的变化。争议点在于纬向平均环流的变化对涡旋动量通量有什么影响，即是否存在波流反馈。

多种观测研究表明波流反馈能增加纬向指数的低频变化及其持续性。最近，Feldstein and Lee (1998)质疑整体涡旋强迫在大气纬向指数变化中的重要性，尽管他们已经找到证据表明高频涡旋可以延长纬向平均风异常的消散。他们还发现涡旋整体效应的变化受低频和交叉频率涡旋的贡献，但这些涡旋并不会增加纬向指数的持续性。相反，Feldstein (1998)表明涡旋动量通量能导致纬向平均风异常向极移动。

在该文中，作者使用动量收支诊断表明整体涡旋动量通量对纬向风异常的响应。该文也发展了一个方法来量化这种响应对纬向风异常变率和持续性的影响。随后，利用该方法论证了波流反馈在选择中纬度变率主模态中的重要作用。该文以数据和分析方法的简要介绍（第二部分）开始，随后简短描述了年平均纬向风（第三部分）。第四部分讨论了纬向平均风EOF主模态，诊断了它对涡旋动量通量的影响。第五部分，利用一个波流反馈的简单模式来估计该反馈对纬向风变率的影响。第六部分描述了波流反馈的动力机制。第七部分，将上述分析应用于EOF第二模态，进而讨论波流反馈在挑选次级变率模态中的作用。

Lee and Kim, 2003, The Dynamical Relationship between Subtropical and Eddy-Driven Jets

在行星尺度大气环流的主要特征中，对流层上层的准纬向喷流是最重要的。众所周知，存在两种类型的急流：副热带急流、eddy驱动急流。副热带急流由来自热带的角动量输送驱动。该输送通过由热带辐射加热和热对流驱动的Hadley环流完成。由于观测的热带环流不是纬向对称的，引起副热带急流的重要机制可以在无eddy的轴对称环流中理解。Held and Hou （1980）的轴对称环流理论发现副热带急流位于Hadley环流向极一侧。

除了由热力引起的副热带急流外，急流也可以由斜压涡旋引起。Williams (1979),Panetta and Held (1988), Panetta (1993), and Lee (1997)都发现了这样的急流。这些研究中用到的beta平面两层准地转模式既不支持亚热带急流，也不受规定急流的强迫。相反，广泛均一的斜压带可以驱动出急流。当环流受到扰动，斜压波动自发增长，斜压波西风角动量径向辐合可以驱动西风急流。因此，在这些模式中，无eddy的状态也是没有急流的。这些模式结果表明在没有急流存在的情况下，eddy可以自发形成急流。

大气中，由于斜压涡旋可以产生急流，而这些斜压涡旋在中纬度最为活跃，因此由涡旋驱动的急流会在中纬度形成。这就是极锋急流或eddy驱动急流。图1还描绘了斜压波的径向传播以及由波动动量和热量通量引起的平均径向环流。然而，该图并不适用虞北半球冬季的纬向平均环流，由于此时30N存在副热带急流。

一种解释这种差异的可能性很简单，对于北半球冬季来说，最强烈的斜压区域与副热带急流的区域重合，因此斜压波的主要生长区域与副热带急流重合。特别的，Grotjahn (1993)表明：副热带急流强的区域有利于斜压不稳定过程发展气旋。此时，Ferrel环流的结构变得不明显。

另一方面，早期学者对急流的解释主要针对于双急流结构。Palme´n and Newton (1969) 认为：极锋地区，最强的风位于相对低伟地区，而最强的斜压性在某些时间则位于较高纬度。

进一步地观察图2，会发现双急流与混合急流的情形在不同经度范围中出现。且副热带急流和极锋急流的槽脊位置是反相的：当副热带急流在相对低纬地区形成时，涡旋驱动的急流则在高纬地区形成，反之亦然。因此，当副热带急流和极锋急流的位置非常相近时，只能看到一个纬向风峰值；当两个急流很好分开时，则能看到两个峰值。最显著的，在120E-180度，副热带急流和极锋急流混合在一起，于是强太平洋急流位于35N附近，以北地区不存在极锋急流。相反，在60W和20E之间，存在明显的双急流。

该研究旨在解决上述两种看似矛盾的观点:一种认为最强的涡旋产生发生在副热带急流，另一种认为最强的涡旋产生发生在远高于副热带急流的纬度。图2表明两种观点在不同的环流区域正确。第一种在副热带急流强并向极入侵时正确，第二种在副热带急流弱并位于低纬时正确。该文通过在理想的多层球形原始方程中改变副热带急流强度来验证该猜想。进而探究副热带急流对斜压涡旋以及eddy驱动急流的影响。当然，这并不是说斜压涡旋对副热带急流的影响不重要或是可以忽略。众所周知，向赤道传播的涡旋会削弱副热带急流。由此导致的波拖曳在Hadley环流的驱动中起到重要作用，并可以通过位涡混合影响随后的波传播。因此，副热带急流与斜压性、斜压涡和涡驱动急流之间的关系具有内在的非线性和复杂性。然而，如上所述，对这些复杂非线性相互作用的全面研究超出了本研究的范围。本研究的局限性也将在第4节讨论。

该文第二部分简要描述了研究用到的数值模式、实验设计方案及研究方法。第三部分描述了数值实验的主要结果。结论概括在第四部分。

研究意义：

1. 该研究表明副热带急流对中纬度斜压涡旋有重要影响，或许可以为地形强迫定常波提供一个新的思路。因为地形强迫地形波与底层西风有关，而底层西风的产生与中纬度斜压涡旋有关。那么中纬度底层西风是如何产生的？什么影响了他们的强度和位置？
2. 分离双急流和单急流的副热带急流强度与位置的阈值或许依赖于静力稳定度、径向温度梯度。因此，可以发展一个分析理论来确定该阈值。
3. 若要将该研究结果与真实大气环流联系起来，需要加入湿过程。虽然涡旋引起的中纬度非绝热加热在环流发展初期不太重要，但可以影响定常纬向风结构。且初步计算也表明，在模式中加入湿过程后，双急流结构变得愈加明显。这些初步计算也表明由副热带急流和中纬度斜压性非线性相互作用导致的复杂性使结果对辐射平衡温度廓形愈加敏感。因此，需要一个更全面、系统的验证。
4. 可以解释为什么类似NAO偶极子出现在大西洋，且大西洋风暴轴强于北太平洋的，即便北太平洋的纬向风及相关斜压性更强。因为北太平洋属于强副热带急流区域，背景位涡梯度强，使得沿位涡梯度传播的Rossby波被trapped，径向位移弱，因此风暴轴振幅也小。

Eichelberger and Hartmann, 2007, Zonal Jet Structure and the Leading Mode of Variability

对流层纬向流由亚热带急流和中纬度涡驱动急流两股动力特征明显的急流组成。首先，副热带急流由Hadley环流角动量输送导致，位于Hadley环流向极一侧。eddy驱动急流由斜压波的涡旋动量通量辐合导致，常位于中纬度。大部分地区的时间平均对流层纬向流可以用这两个急流的强度和位置来描述。

近年来，在理解纬向平均状态的变化性方面取得了很大进展。很多研究都是由Gong and Wang (1999) and Thompson and Wallace (2000)推进的，他们证实了南半球低频变率的主要模态与北半球极其类似。考虑到两个半球在地形和海陆分布上的巨大差异，这个结果非常意外。Limpasuvan and Hartmann (1999)将这些主要变率模态命名为Southern Annular Mode (SAM) and Northern Annular Model (NAM)，统称为环状模，因为他们的纬向对称性。环状模的定义是：热带外对流层底层位势高度EOF第一模态。如果用纬向平均纬向风做EOF，环状模表现为涡旋驱动急流的南北移动。

Lorenz and Hartmann (2001, 2003)为与环状模有关的涡旋-纬向流动力学提供了一个全面的解释。特别地，他们证实了涡旋-纬向流正反馈的存在。涡旋与纬向风异常的正反馈可以解释环状模的持续性。因此，环状模之所以是变率的主要模态，因为涡旋增强了环状模。

关于环状模的纬向不对称性依然存在很多未解之谜。南半球，环状模近乎于纬向对称，而北半球环状模的振幅则在大西洋区域强，太平洋区域弱。该现象的动力解释还未解决，而这也是该文的研究中心。

随后一节包含北半球1月平均观测数据的分析，强调了大西洋和太平洋区域纬向急流结构和变率主模态的差异。观测分析的结果为第3节中描述的一系列模式运行提供了动机。数值模拟表明了纬向平均流的结构如何影响变率主模态。第四节通过模式和观测的对比得出结论。

Li and Wettstein, 2012, Thermally Driven and Eddy-Driven Jet Variability in Reanalysis

热带外大气急流通常被描述为副热带或中纬度。这些急流的存在被归因为不同的动力过程：副热带急流的形成是因为Hadley环流的角动量输送，中纬度急流的形成则是由于涡旋动量通量辐合。

事实上，很难将一个观测急流归因于某一特定的驱动过程，因为两个过程总是相互作用的。Lee and Kim (2003)指出北半球两类急流的配置依赖于经度。在北大西洋，最强斜压区域位于高纬地区，使得中纬度和副热带急流显著分离，从而有两个纬向风极值。在北太平洋，最强斜压区域位于低伟地区，使得中纬度和副热带急流混合。季节循环也会影响斜压区域和纬向风极值区域的配置。例如，隆冬北大西洋会有两个分开的急流，而在冬季前期和后期，这两个急流会合并。

一系列的研究倾向于在理想模式中辨认这些急流配置的特征（副热带和中纬度急流混合combined或分开separated）。Lee and Kim (2003)研究了在不同强度副热带急流已存在的情况下斜压涡旋的发展。他们发现，如果先存在的副热带急流很强，流场倾向于发展成单急流，此时弱涡旋被困在急流向极一侧。如果一开始存在的副热带急流弱，环流最后会发展成强劲的双急流。在强副热带急流的情况下，涡旋的发展与经典涡旋发展不同。在经典涡旋发展过程中，倾斜波向赤道移动，并通过强斜压能量转换削弱。在强副热带急流下，涡旋呈现弱倾斜，弱径向传播，正压和斜压都发生了的复杂、延迟消散。

Eichelberger and Hartmann (2007)进一步研究了不同急流配置对纬向风变率主模态的影响。他们发现当副热带急流和中纬度急流完全分离时，变率的主模态是中纬度急流的南北移动；然而，当激活混合时，主模态时混合急流的强度变化。基于正压拟线性理论，Barnes and Hartmann (2011)认为变率模态的不同时因为涡旋传播的差异（这依赖于涡旋长度）及随后受影响的波流相互作用本质。

这些研究表明理想的混合急流及分离急流的配置所拥有的气候态和变率特征和北太平洋、大西洋区域的观测一致。由于观测风场和理想模式模拟结果的相似性，经常将北太平洋大气环流的本质认为是副热带的，而北大西洋则更多是涡旋驱动的。这种描述在直觉上是合理的，因为(1)众所周知热带太平洋加热的变化会导致热带外太平洋的变化；(2)北大西洋气候变率的主模态（NAO）主要由涡旋过程驱动和维持。

虽然理想化的建模结果和观测结果之间的相似之处是引人注目的，但我们的目标是在动力过程和由此产生的现实环流特征之间建立一个更直接的联系。确切地说，我们提出的问题是，在再分析数据中，与热驱动和涡旋驱动过程相关的纬向风特征是否可以识别。需要注意的是，虽然上述研究利用理想模式探讨了两种驱动过程在产生平均急流过程中的相对作用，该研究则主要关注于急流变率。为了与上述理想模式研究一致，再分析数据需要显示证据，以证明北太平洋急流变率主要受热带对流影响，而北大西洋急流变率主要受涡旋通量影响。

该文通过研究与代表热力驱动和涡旋驱动过程指数有关的纬向风异常来解决上述问题。目的是建立一个框架来评估各动力过程在驱动急流变率中的重要性，期待这最终可以用来衡量当平均态发生变化时（例如受温室气体影响）动力过程平衡关系的变化情况。

Yuan et al,2013, Observational evidence for the mechanism of the poleward propagation of zonal wind anomalies over the North Atlantic

由于纬向平均流变率与影响天气和气候的瞬变涡旋及定常波密切联系，因此在最近几十年中成为研究热点。对流层异常纬向平均流的向极移动是纬向平均流变率的一种形式。向极移动最早是在Riehl等人（1950）的观测研究中发现。James等人（1994）发现类似的向极移动也可以出现在理想模式中。随后出现一系列研究其向极移动动力机制的工作。

James and Dodd(1996)利用正压弱非线性模式发现纬向流的向极移动起源于平均流与来自中高纬度向赤道传播Rossby波的相互作用。特别地，发生在向极一侧正纬向风异常中的涡旋动量通量辐合能导致正纬向风异常向极偏移。根据Robinson（2000），底层斜压性的向极偏移在驱动异常纬向风的向极偏移过程中也起到重要作用。Feldstein (1998)观测表明瞬变涡旋动量通量辐合对向极偏移也有贡献，该发现与上述机制一致。

Lee等人（2007）用模式模拟发现向极偏移是由产生于中纬度的Rossby波在赤道地区破碎而激发出来的。这个波破碎使负纬向动量沉积，使周围的纬向风减速，从而导致临界纬度（即波相速与纬向平均纬向风速相等的纬度）向极偏移及径向位涡梯度减弱，随后中纬度波列破碎的位置位于之前临界纬度向极一侧。在这种情况下，纬向平均的异常流向极偏移，伴随临界纬度和小径向位涡梯度区域的向极偏移。基于此，该文的主要目的是验证Lee等人（2007）描述的这个动力过程在观测大气中是否存在，以北大西洋纬向风异常的向极偏移为例并将涡旋纬向平均流相互作用理论应用于北大西洋区域。尽管对该理论的应用并不精确，但可以证实其作用，基于这样一个发现：区域平均涡旋动量通量的纬向辐合远远小于其径向辐合。

有证据表明热带强迫可以影响北大西洋的大气环流。在年代际尺度上，Rajagopalan et al. (1998)发现热带大西洋SST异常能显著影响北大西洋气候变率。在季节内尺度上，Feldstein (1999)发现在MJO情景下，角动量通量经历向极偏移。Yuan et al. (2011)的诊断研究表明热带印度洋和西太平洋对流可以通过环球波列引起北大西洋急流的波动。受这些发现的激励，该文的另一个目的是探究热带对流是否会影响北大西洋纬向流的向极偏移。

用1959-2001年11月-3月的ERA-40再分析资料，对北大西洋地区纬向风做三维EOF分析,

Kuroda， 2016， Influence of atmospheric waves on the formation and the maintenance of the subtropical jet during the Northern Hemisphere winter-A newmethod for analyzing the responses to specific forcings

真实大气中同时存在很多种强迫(如对流和传播的波动)，它们不断影响大气环流，同时产生新的强迫因素和大气条件。因此，大气条件处于动态状态。为了理解气象条件剧烈变化的原因，有必要确定在这种变化中每一种强迫的作用。然后，将观测到的大气响应分解为对很多同时存在的强迫的单独响应是困难的。

为了理解驱动或维持某变量（经向环流）的原因，将其分解为由不同强迫导致的分量是有用的。Haynes and Shepherd [1989] 做过这种尝试，他用纬向平均准地转系统来诊断特定Hough模式对地表气压变化的响应。Kuroda and Mukougawa [2011, 2013]扩展了他们的方法以诊断更多变量。现在的研究中，他们的方法被进一步发展来获得一个新的分解方法，使其包含各成分的间接非线性贡献。由于这个方法是基于纬向平均原始方程，他受到纬向平均系统的局限性的影响，但不受时间尺度、纬向面积或目标的线性度的影响。该诊断方法的另一个优点是不存在两个或多个强迫的综合效应。因此，在原则上，可以分解出对某特定强迫的响应。

作为一个例子，该方法被用于诊断北半球冬季副热带急流形成和维持的机制。副热带急流包含强的纬向风带，出现在30N的对流层顶，由于它能引起动力不稳定，因此对天气系统有重要影响。

以往研究认为副热带急流主要由Hadley环流驱动。Hadley环流和急流的形成已用由大气加热驱动的纬向平均理想模式所验证。然而，最近的研究表明瞬变涡旋对副热带急流和Hadley环流有重要影响。例如，Kim and Lee [2001]记录了斜压涡旋对Hadley环流强度的影响，ordoni and Schneider [2008]发现动量通量在热带环流的季节演变中起到重要作用。Caballero [2007]利用再分析资料发现Hadley环流变率的大部分是由来自中纬度的涡旋动量通量驱动。Dima et al. [2005]利用气候态动量平衡分析发现与热带高层定常涡旋相关的动量通量导致的西风加速与和经向环流相关的东风加速平衡。

由于现在这个方法可以将观测到的环流分解为由不同强迫导致的分量，这有利于诊断副热带急流的形成和维持。尽管Dima et al. [2005]的工作阐述了热带气候态动量平衡，他们的分析是不充分的，因为观测到的经向环流并不独立于波强迫和非绝热加热等因素。由于任何强迫都可以引起一个经向环流，因此观测环流包含所有强迫的作用。以往无法将观测的经向环流分解为由各个强迫驱动的分量，用该文提出的新方法可以解决这个问题。因此该文研究了各个强迫在急流形成和维持中的作用。迄今为止，EP通量辅合或者欧拉机械强迫被用于描述由波动产生的强迫，尽管他们与由涡旋产生的实际加速很不一样由于科氏力的存在（由引起的纬向环流引起，可以抵消多数波强迫）。

由于这个新方法包含间接非线性作用对经向环流的影响，它使对施加在任何特定位置的实际强迫的估计成为可能。该文讨论了涡旋对副热带急流加速的作用及相关的气候态特征和不同时间尺度下的变率。

Lachmy&Harnik,2019, Tropospheric jet variability in different flow regimes

对流层急流的纬度和速度在一个很宽泛的时间尺度上变动，进而影响天气和气候。其中，急流的季节内变率主要源自与天气尺度波动的相互作用。该变率特点在不同季节、不同年份及不同地点都存在差异。很多数值和观测研究将这种急流变率特征的差异性与时间平均流的差异联系起来，但目前没有具体的物理机制。该文研究了急流体制的转变是否能解释时间平均流和急流变率的变换。该工作基于Lachmy and Harnik(2016)——利用理想两层模式研究不同急流体制中时间平均流的维持，利用相同的模式来分析不同急流体制中急流变率的控制因子。

南北两半球急流变率的大部分分量都包含在环状模（描述eddy驱动急流的纬向移动）中。SAM和NAM呈现出类似的空间模态和时间谱，但是与不同季节及不同经度范围内环状模相关的变率行为复杂。北半球冬季，大西洋急流变率以eddy驱动急流的南北移动为主要特征，而太平洋急流变率则以振荡的延申撤退为主。南半球冬季，印度急流的主要特征是南北偏移，太平洋急流的主要特征则是风速在副热带和eddy驱动急流间的摇摆。此外，SAM在夏季的持续性强于冬季。

急流变率对季节和位置的依赖表明急流变率与急流时间平均状态间存在联系。该关系在很多数值研究中也曾被发现。Son and Lee (2006), Lee et al. (2007) and Son et al. (2008)利用理想大气环流模式发现单急流与双急流间的转变，并将其与急流变率相联系。一般，单急流对应缓慢的蜿蜒，双急流对应快速的向极偏移。 以往研究还发现环状模的持续性随着综合气候模式中急流纬度的升高或是理想模式中eddy驱动急流的添加而减弱。低分辨率的模式也往往倾向于产生向赤道偏移的急流和不真实的环状模持续时间。

环状模的持续性暗含急流对气候变化的响应，因为根据振荡-耗散理论，高持续性意味着急流对外强迫有更大的位移响应。Gerber et al.(2010)发现CMIP3中气候态急流位置向赤道偏移的模式具有更长的环状模时间尺度，对气候变换的响应是一个更强的向极偏移。然而，好几个研究发现CMIP5中南半球冬季环状模的时间尺度与急流对气候变化的响应无关联，并认为在预估气候变化响应时需要考虑两个变率主模态间的相关性，从而质疑振荡-耗散理论在该情景下的适用性。

环状模特点依赖于波流相互作用。目前对影响环状模的eddy反馈机制的理解主要基于不同复杂度的数值模式和观测分析，但这些机制都尚未得到充分阐明。一方面，eddy动量通量辐合异常能驱动纬向平均纬向风异常。另一方面，纬向平均纬向风异常又能影响eddy动量通量，从而引起一个正反馈或负反馈。其中正反馈可以增强环状模的持续性。将eddy反馈分解为不同频率的贡献，发现正反馈主要来源于高频波动（中纬度天气尺度波动）产生的动量通量辐合异常，而低频及交叉频率（高纬度行星尺度波动）对动量通量辐合异常的贡献则是负反馈。因此急流变率的变化可以与eddy波谱的变化相联系。事实上，Simpson等人(2013)发现气候模式之所以倾向于模拟一个过于持续的SAM，就是由于产生负反馈的、波数为3的模态在模式中过于弱。

急流时间平均的特征及其变率特征不仅受外强迫决定，也受纬向平均流和eddy共同相互作用影响。因此有必要考虑波流系统整体及其对外强迫的响应。当外部条件始终保持恒定，该波流系统达到统计定常状态，此时时间平均-纬向平均流与时间平均eddy波谱达到平衡，当时间平均跨度很长时，内部变率特征也保持恒定。外强迫的变化会导致一个不同的统计定常状态，对应不同的时间平均流和不同的变率特征。该动力过程方法曾用于探究不同急流体制下时间平均流的维持。此处，作者使用同样的方法和相同的理想模式实验来探究不同急流体制下控制急流变率的动力过程。 理想模式仅包括用于定性再现控制急流特性的斜压和正压涡流-平均流相互作用的最基本的组成部分。

该文利用理想模式揭示了导致急流变率和eddy谱特征发生转变的波流相互作用机制。通过改变模式参数来影响eddy不稳定性，进而获得不同的急流体制。通过修改层厚和波阻尼系数来获得不同EKE下的统计定常状态。需要注意的是该实验不会直接强迫急流特性发生变化。利用辐射阻尼来达到一个平衡温度廓线，使得与该温度廓线相关的垂直风切变在模拟中保持不变。这与其他研究形成对比，这些研究中通过对eddy的外部扰动or在某具体纬度施加急剧的温度梯度来控制急流纬度或结构，进而探究急流变率的变化。为避免对急流的直接强迫，作者获得由系统内部动力决定的不同状态。通过对与不同纬向长度尺度相关的波流相互作用的分析解释了导致急流体制转变及可以揭示急流变率特征与eddy谱关系的机制。