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模式分析比较类文献
- Zhu et al.,2020, Does CMIP6 Inspire More Confidence in Simulating Climate Extremes over China?
- Li et al.,2017, Western Pacific emergent constraint lowers projected increase in Indian summer monsoon rainfall
- Bracegirdle&Stephenson,2013, On the Robustness of Emergent Constraints Used in Multimodel Climate Change Projections of Arctic Warming
Zhu et al.,2020, Does CMIP6 Inspire More Confidence in Simulating Climate Extremes over China?
大气环流模式是理解气候系统的重要工具，可以重现过去、预测未来。为了使模式之间能更好地对比，World Climate Research Programme下面的Working Group on Coupled Modelling发起了Coupled Model Intercomparison Project，致力于提供标准化的气候模拟和输出，促进在不同科学团体之间使用这种模拟。自其成立以来，CMIP对Intergovernmental Panel on Climate Change的各期报告做了巨大贡献。根据IPCC的第五期报告，CMIP5模式在地表气温模拟及大尺度降水方面的模拟性能有显著提高，且地表气温的模拟技巧高于降水模拟。在模拟亚洲夏季风各方面时，CMIP5比CMIP3要好很多。
近期，多个研究关注于CMIP模式模拟中国气候的能力，得出了相对一致的结论——与CMIP3模式相比，CMIP5模式的表现更好。然而，在温度和降水方面依然存在偏差。例如，中国西部的冷偏差始终存在，TP东部高估的降水偏差。在中国西部和山地地区的极端降水总是会被高估，而中国南部的降水则经常被低估。
如今，CMIP进入第六期，其模式具有更高的空间分辨率和更优秀的参数化方案。大多数模式小组都发布了他们的新模拟，并发布了从CMIP5到CMIP6的模型演化文档。然而，很少有研究评估CMIP6模式的集合特征，尤其是在模拟中国极端气候方面的特征。而这正是该文想要解决的，其拟解决的科学问题有两个：
- CMIP6模式集合平均在模拟中国极端气候方面的表现如何？
- 从CMIP5到CMIP6其模拟性能提高了多少？
为了解决这些问题，该文使用技能得分指标对12个CMIP6气候模型（截至2019年8月的模式数量）的模拟进行了定量评估，并与30个CMIP5模式对比。尽管这12个CMIP6模式并不一定都是30个CMIP5模式的继承者，但该文的目标是评估CMIP两个阶段模式的集合平均行为。
结果发现：
- CMIP6模式集合平均可以很好地模拟年平均温度、最高日最大温度、最低日最低温度的空间分布。但在模拟冷夜和暖日时依然存在困难，且在TP有很大的冷偏差。
- 在模拟极端降水时的表现比模拟温度的表现差。与CMIP5相比，CMIP6在模拟降水的气候态指数及年际变率上有所改进，除了连续的干旱天数。区域平均的降水偏差从CMIP5的127%降到了CMIP6的79%。
- 最显著的特征是，CMIP5中持续且普遍的中国南部的干偏差现象在CMIP6中有所减弱。但TP东部的湿偏差依然存在，只是比CMIP5弱一些。
Li et al.,2017, Western Pacific emergent constraint lowers projected increase in Indian summer monsoon rainfall
印度夏季风（ISM）是全球气候系统中的重要成分，为人口密集国家提供了一年中的大部分降水。ISM降水的细小变化也能在南亚激起巨大的社会经济影响，包含农业、生态系统、水资源、金融级健康。例如，2002年ISM降水减少了19%，造成经济损失高达数十亿美元，影响了10多亿人的生活。因此，确定区域ISM降雨对全球变暖的响应，对适应气候变化具有重要意义。
IPCC第五期报告总结道：气候模式有力地预测了温室效应下ISM降雨的增加，而预测的ISM降雨变化随着人为强迫的增加而增加。该结果严重依赖于气候模式的预测，因为在强自然变率背景下，很难通过仪器记录来检测由温室效应引起的季风降雨变化。然而，在目前的气候模拟中，气候模式普遍存在严重的系统偏差（例如热带西太平洋的过度降水），这可能会降低未来预测的可靠性。在该文中，作者表明历史模拟中热带西太平洋的过度降水偏差会通过影响热带太平洋海温增暖模态及周围季风环流来放大ISM降水对温室气体的响应。利用西太平洋降水观测值进行修正后，预测的ISM降雨增加量和温室气体强迫作用下的模型间不确定性均大幅减小。该文利用24个CMIP5模式的历史模拟及RCP8.5模拟来代表现在和未来的气候。
以往的研究表明模式间对热带西太平洋SST增暖模拟的差异是亚澳季风环流和降水预估不确定性的主要来源。更特别的是，模式间统计量及模拟实验都表明ISM环流和降水预估的模式间差异都与热带西太平洋增暖高度相关。另一方面，西太平洋SST增暖受局地降水和云量带来的云辐射负反馈作用所抑制。因此，如果西太平洋的云量和降水过多，会有一个强云辐射反馈，从而抑制局地SST增暖。事实上，ISM降水变化的模式间差异与热带西太平洋及东南印度洋历史时期降水显著相关。在CMIP3的集合平均中也得到了类似的结果。
Bracegirdle&Stephenson,2013, On the Robustness of Emergent Constraints Used in Multimodel Climate Change Projections of Arctic Warming
北极地区近期经历了一些剧烈的s气候变化，尤其是自1979年以来海冰的迅速减少，以及自20世纪90年代末以来格陵兰岛冰盖的减少。这些变化可能会对海平面及海洋环流有重要影响。
气候模式模拟表明与预测的全球平均温度的变暖相比，北极对流层下部的变暖被放大了。然而，极地放大效应振幅在不同模式中有很大差异。对CMIP3的研究表明预测的冬季海冰附近地表气温的模式间差异可以被历史模拟的气候态差异所解释。更具体地说，在集合平均地海冰附近，模式模拟地历史地表温度偏冷的话（即海冰偏多），得到的未来增暖就会更强（与海冰到开放海域的过渡有关）。响应的这种状态依赖性提供了一个紧急约束，这可以用了减弱与模式相关的不确定性，提高预测精确度。也有发现并利用其他变量的紧急约束，如北极海冰范围和雪反照率等其他变量。
然而，紧急约束也可能是虚假的，并可能因为特定气候模式组合中常见的结构错误而偶然出现。此外，紧急约束会对集合平均中单个气候模式高度敏感，换句话说，即某个特定模式可能会过度影响。该文通过比较CMIP5和CMIP3模式中的紧急约束、利用Cook诊断辨认影响力最大的模式来验证紧急约束的有效性。利用集合回归来定量考察高纬度冬季地表气温的紧急约束。为了考虑CMIP3和CMIP5中使用的不同未来情景，用每个模式各自的全球平均温度变化来将格点温度变化标准化。
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无法访问github.io的解决办法
不知为何，最近几个月 github.io 一直打不开。根据网上的说法是域名解析的问题。目前找到了三种解决方法。
修改hosts文件
一般来说，访问网址时先搜索hosts文件，如果有网址对应的ip则不需要dns域名解析，因此可以将网址的ip配成静态ip，减少解析过程，提高访问速度。
修改过程如下：
- 利用该网站 https://ipchaxun.com 查找网站对应的ip，如果搜不到，可以多刷新一下
- hosts文件（位置为C:\Windows\System32\drivers\etc）最下面增加（该文件的修改需要管理员权限，可以复制该文件到其他文件夹下修改，改完后再复制过来）：
185.199.108.153 xxxxx.github.io 185.199.109.153 xxxxx.github.io - 打开dos窗口，执行：ipconfig /flushdns，来刷新网络DNS缓存。
然后就可以访问了。但如果要访问别人的github.io，就需要再添加相应的ip地址。感觉还是不太方便，不知道什么时候可以正常访问任意的 github.io 呢？
修改IPv4的dns
最近经同学推荐，发现可以通过修改IPv4的DNS服务器地址来访问任意的 github.io。具体可以看这一篇博文 DNS修改方法
据了解，此处修改的的这个DNS是阿里的，可能是因为他们的hosts比较全，公网的host配置中如果某些地址被删除的话，就会无法访问那些网站。
修改google游览器的DNS URL
上图中的URL是：https://dns.alidns.com/dns-query?上述设置只有在google游览器是86.0.4240.111版本下才能实现。如果是70.xxx版本的话可能无法搜索该设置。
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海温数据
- 海温数据
- NOAA Extended Reconstructed Sea Surface Temperature (ERSST)
- Optimum Interpolation Sea Surface Temperature (OISST)
- The Met Office Hadley Centre SST data set (HadSST4)
- Hadley Centre Global Sea Ice and Sea Surface Temperature data set (HadISST)
- Centennial Observation Based Estimates of Sea Surface Temperature (COBE SST)
海温数据
由于海温变化缓慢，故一般都使用逐月数据。但如果研究季节内尺度就要使用到逐日数据。
NOAA Extended Reconstructed Sea Surface Temperature (ERSST)
- 该数据集目前已发展到第五版本
- 分辨率2°，monthly，1854-present.由于1880前的观测数据稀疏，导致分析信号弱。1880后，信号与现在一致。1940年代后的数据质量更可靠。
- 该数据适用于全球或大尺度区域的长期变化研究。
Optimum Interpolation Sea Surface Temperature (OISST)
- 该海温数据集于2020年4月26日从2.0版本更新至2.1版本
- 分辨率：0.25°，有daily ，1981-present
- 综合了多种观测平台的数据（卫星、船只、浮标等），然后利用最优插值布满全球海域
The Met Office Hadley Centre SST data set (HadSST4)
- 从1850年到现在，1850-1997年的数据来源于International Comprehensive Ocean-Atmosphere Data Set (ICOADS),1998年到现在的数据来源于NCEP-GTS。
- 数据既不进行插值也不进行方差调整，因此存在缺测，且每个格点上的数值都可以追踪到原始观测值，且数据会存在更多噪音。
- 该数据集还提供了与偏差调整、测量误差及抽样误差相关的不确定性
- 分辨率：5°，monthly SST anomalies (temperature difference from the 1961-1990 average)
- 该数据适用于SST的长期变化研究、需要具体不确定性的研究、气候检测、归因
Hadley Centre Global Sea Ice and Sea Surface Temperature data set (HadISST)
- 对Marine Data Bank (mainly ship tracks) and ICOADS through 1981 and a blend of in-situ and adjusted satellite-derived SSTs for 1982-onwards使用了约化空间最优插值，不存在缺测
- 分辨率：1°，1870-present，monthly
- 可以用作AMIP实验的边界条件
- 极区海洋数据稀疏，且极区SST依赖于海冰的分析
Centennial Observation Based Estimates of Sea Surface Temperature (COBE SST)
- 利用最优插值法，结合了 ICOADS release 2.0, the Japanese Kobe collection, and reports from ships and buoys。在插值之前，使用先验阈值对数据进行质量控制并结合附近的观测数据。
- 分辨率：1°，1891-present，monthly
- 被用于JRA再分析资料和AMIP实验
- 海温数据
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几类波活动通量的文献调研
- Hoskins et al,1983, The Shape, propagation and mean-flow interaction of large-scale weather systems
- Plumb,1986, Three-dimensional propagation of transient quasi-geostrophic eddies and its relationship with the eddy forcing of the time-mean flow
- Plumb,1985, On the three-dimensional propagation of stationary waves
- Takaya,Nakamura,2001, A Formulation of a Phase-Independent Wave-Activity Flux for Stationary and Migratory Quasigeostrophic Eddies on a Zonally Varying Basic Flow
关于定常波活动通量的文献：
- Plumb,1985
- Kuroda（1996）将Plumb的公式扩展到球体的轴对称环流上。
- Brunet and Haynes（1996）又将其扩展到适用于有限振幅涡旋。
- Takaya,Nakamura,2001
瞬变波活动通量：
- Hoskin等人（1983）
- Trenberth（1986）
- Plumb（1986）
- Takaya,Nakamura,2001
Hoskins et al,1983, The Shape, propagation and mean-flow interaction of large-scale weather systems
在理解大气环流中一直存在的问题之一，是确定大尺度涡旋的作用并理解它们的行为及其对平均流的反馈。多年来，涡旋引起的向极热通量一直被认为是重要的。自Jeffreys（1926）的工作后，涡旋引起的向极西风动量通量在纬向平均收支中的重要性也开始被强调。然而，Blackmon等人（1977）及其他人最近的一些工作表明瞬变涡旋对使用时间平均算子产生的平均流的作用与以往不同。忽略垂直平流，假定科氏力是常数，得到时间平均纬向动量方程。在急流入口和出口区，方程中主要是ududx与fva项达到平衡，即在急流入口区有向极的非地转运动，在急流出口区有向赤道的非地转运动。方程中的瞬变涡旋动量通量辐合项很弱。然而，正如Hoskins（1983）所讨论的那样，在径向动量方程中，瞬时涡旋通量辐合比平均流的平流作用大，与fua达到平衡。此处，非地转纬向风ua是水平非辐散环流的x分量。这个论证是具有启发性的，且在考虑涡旋对平均涡度和位涡影响时非常必要，就如Savijarvi(1977,1978), Holopainen(1978), Lau(1979), Holopainen and Oort(1981)以及Holopainent等人（1982）的工作所展示的那样。这些研究的一个难点是瞬变涡旋涡度通量散度由于涉及大量导数，其噪音很强，因此难以简单论证是涡旋的何种特性导致这些辐合。
对于纬向平均问题，最近一个被论证为非常有价值的一个诊断量是Andrews and McIntyre(1976)提出的EP通量。该通量的y分量是西风动量的向极通量的负数，垂直分量与向极热通量成正比。该通量描述了波守恒情况下，波动在径向和垂直方向上的传播特征及其对纬向平均流的反馈。该文的目的是扩展EP通量，使其可以应用于时间平均的三维空间。重点在于理解涡旋对平均流的反馈，当然也有讨论涡旋本身的行为。
该文第二部分讨论了水平风速相关矩阵如何衡量eddy的形状及其正压群速。在特定的严格条件下，该文推导得到的了Young and Rhines(1980)中的涡旋守恒关系。eddy对平均流的机械反馈可以用风速相关矩阵中各向异性部分的导数得到，而风速相关矩阵中各向同性部分只出现在时间平均的平衡关系式中。该文第三部分介绍了一个近似条件以简化对该反馈的理解。随后，涡旋的机械效应综合为E矢量。多数情况下，涡旋形状和群速信息也包含在E矢量中。该文第四部分将这个理论扩展至斜压准地转大气中。随后，作者将这个方法应用于1979-1980年北半球冬季，并显示了250hPa平均流函数及主要急流。同以往冬季一样，西风在北非增强，在亚洲区域保持恒定，在东海岸达到最大值65m/s，北美东海岸西风急流核风速达到45m/s，但纬向范围较窄。随后显示了高频和低频涡旋的统计量。第五部分将该方法应用于南半球。第6部分包含冬季高频和低频瞬变涡旋的原理图，并指出某风暴轴区域内瞬变活动的表现。附录A基于动量方程，给出了另一种推导矢量E对平均流强迫的方法。
E矢量可以当作扩展的EP通量，但必须承认的是E矢量成立的必要假设比EP通量多。此外，由E矢量表征的群速信息只是定性的，且在普遍的涡旋守恒关系中不起作用，一个最大的价值在于它可以定量涡旋对平均流的反馈。出现在一个有限纬向区域内涡旋的径向和纬向扩展的重要性通过E矢量与倾斜动量通量槽的结合得到了诠释。
对1979-1980年北半球冬季涡旋的分析表明，涡旋的结构及其对平均流的反馈在不同频率时具有很大差别。高频涡旋的主要特征是底层斜压发展，向下游并向上传播，径向延申的涡旋在高层向赤道传播，其对平均流的反馈：在风暴轴入口区减弱西风的垂直切变，并在风暴轴入口区和中部增强正压的西风带。而低频涡旋的主要特征是在急流出口区的正压行为。纬向延申的涡旋相对于平均流向西传播，垂直传播分量不显著。他们对平均流的强迫主要是将西风强的区域的西风减弱，将西风弱的区域的西风增强。这行为似乎是在减弱平均流的动能，从而在无摩擦耗散的情况下增加瞬变涡旋动能。
E矢量在研究天气尺度瞬变涡旋对低频大气现象如阻塞的反馈中也非常有效。以1982年11月26日-12月7日期间在北大西洋发生的阻塞高压为例，用高频滤波风场来计算垂直平均E矢量，发现阻塞上游和下游的矢量都指向环流弱的区域，说明此处有E矢量辐合，于是平均流有东风加速趋势，从而维持阻塞。并用滤波的250hPa位势高度来表征产生这种模态的瞬变涡旋的结构。发现，在阻塞上游，瞬变涡旋是径向延申的，但在阻塞下游瞬变涡旋是纬向延申的。即当系统从西靠近阻塞时，他们变成径向延申并减弱。而在阻塞东部的冷空气平流伴随着纬向延申的瞬变涡旋。这有待于进一步的研究。
Plumb,1986, Three-dimensional propagation of transient quasi-geostrophic eddies and its relationship with the eddy forcing of the time-mean flow
作为一个诊断工具，EP通量的发展及应用极大地简化了对大气环流某些统计量的理解，并由此导致对大气涡旋传播及其在大气环流中的作用的理解的快速发展。总的来说，EP通量具有如下这些重要的性质：
- 对于纬向均一流上的小振幅波动，EP通量在一个守恒关系中作为波活动通量出现，将EP通量散度与波动的产生消亡等非守恒效应联系起来。
- 位于缓慢变化平均流上近于平面的波动的WKB限制下，EP通量与群速平行。
- 对于准地转流动，EP通量散度与由涡旋导致的向北准地转位涡通量成正比。
- 准地转动量和热力方程可以通过波流相互作用进行转换，其中波流相互作用是一个有效的纬向强迫力，与EP通量散度负值成正比。因此，EP通量可以看作东风动量的有效通量。
EP通量除了作为一个诊断工具所具有的实用性外，上述4点理论意义使其可以将涡旋输送特性与传播特征联系起来。然而，由于该理论局限于纬向平均流上的波动，这一框架的一般用途迄今为止受到限制。很多关于涡旋对大气环流作用的重要问题都是通过将环流分解为时间平均和瞬变部分来解决的。事实上，EP通量的形式本质上与纬向平均流上涡旋的假动量守恒概念相联系。对于空间不均一的时间平均流上的瞬变涡旋，拉格朗日平均理论中的假动量守恒被拟能守恒所代替，同时也有一些在欧拉系统下的尝试。因此，当Dunkerton（1983）讨论了平均拟能收支时，Andrews(1983)和Plumb(1985a)推导了镶嵌于三维时间平均流上的小振幅瞬变涡旋的守恒关系。然而，目前还没有完整的理论针对拟能在欧拉框架下的对应物。
在没有这种理论的框架下，有很多不同的方法尝试分析瞬变涡旋对时间平均流的影响，Holopainen（1984）讨论了这些方法的优缺点。尽管最新的发展包含时间平均方程的解从而可以评估模拟动量和热量通量的影响，但在纬向平均情况下，对涡旋动量和热量通量的理解受相同问题的困扰。与EP通量相比，这些方法最显著的一个缺点是，缺少涡旋传播信息。波活动产生和消亡的信息隐藏在位涡通量中，因为逆平均位涡梯度输送的位涡通量与非守恒效应及下游涡旋发展有关。Illari和Marshall（1983）表明，对于一个几乎守恒的平均流来说，非辐散通量能导致下游涡旋变化，因此该作者定义了一个剩余通量，其逆梯度成分与涡旋涡度拟能的非守恒的源汇相关联。然而，这些结果虽然能有效地将涡旋输送过程与涡旋特性相联系，但依然不能直接表示涡旋传播。虽然Young and Rhines（1980）推导了定常位涡梯度下涡度拟能地守恒定律，但定常位涡梯度这个限制使得这个方法难以运用于实际大气中。
最近，Hoskins等人在一定近似条件下定义了E矢量，该矢量可以看作是东风角动量地有效通量。在进一步地近似下，E矢量和相对于平均流的群速有关，但并不平行。然而，和EP通量不同的是，E矢量没有与任何守恒关系有关，且没有一个显著的方法可以决定其与总群速的关系。因此，在该文的第三部分会说明其中一个与群速相联系的基础假设不适用于天气尺度斜压波列。
该文从小振幅瞬变涡旋守恒定律的推导出发。正如前文所述，该方向常用的一个方法包含欧拉情景下的拟能守恒。然而，由于用传统大气环流统计量来计算这些结果存在困难，加上目前没有关于瞬变涡旋及其与时间平均流相互作用的、完整的欧拉理论，该文没有使用这个方法。该文试图尽可能地保留EP形式的本质。尽管EP通量在非均一基本态下会失去有效性，但该文表示一个与EP通量类似的近似守恒关系可以在基本态非均一特性弱的时候推导得到。因此，在时间平均流缓慢变化的假设下，该文第二部分定义了一个通量MT，该通量是波活动通量的一个守恒描述，平行于近似平面波动的群速。第三部分证明了缓慢变化假设在真实大气气候态下的适用性。从北半球MT的10年气候态结果中，可以看到瞬变涡旋通量在海洋风暴轴区域的聚集，且带通滤波和低频滤波瞬变涡旋间的传播特性存在差异。然而，结果的没写方面难以解释，可能是因为数据质量问题。
该文重点关注了波动的传播特性。不过，如前文所述，EP通量在纬向平均问题中的独特吸引力来自于它作为涡旋活动通量和描述涡旋动量输送的双重解释。对于目前的问题，第4节简要讨论了MT和瞬变涡旋动量输送之间的部分关系。对于一个近乎守恒的平均流，MT散度与Illari and Marshall提出的剩余位涡通量的逆梯度成分成正比，这发展了一个MT以向西传播的动量通量形式出现的时间平均动量和热力学方程的转换形式。
Plumb,1985, On the three-dimensional propagation of stationary waves
自从Andrews和McIntyre（1976）的工作后，EP通量被广泛用于波活动的传播及波流相互作用的分析中。与经常使用的能量观点相对比，尽管EP通量是一个更具揭示性且少误导性的诊断量，但它的局限性也越来越明显。在最近的一些平流层变暖研究中，EP通量的应用使得这些现象中出现了迄今为止未被辨认的过程。
由于EP通量是一个纬向平均诊断量，因此只能提供纬向平均波动的径向和垂直传播特性。正如刚才所指出的，这并不会削弱其在冬季平流层中的有效性，也不会妨碍其在对流层的应用，但利用纬向平均的数据对大气环流进行分析，会缺失很多信息。例如，众所周知，大气的大部分定常波活动是由山地和中纬度热力强迫出来，但从热带热源传播到中纬度的大尺度扰动的可能贡献尚未得到充分评估。北半球冬季对流层定常波纬向平均的EP通量表明定常波从中纬度向热带传播，但这并不能说明所有定常波都是这样传播的或者这只是某些区域强的向赤道传播定常波和某些区域弱的向极传播定常波之和。因此，有必要定义一个平行于EP通量的物理量，从而允许对三维环流的局地诊断，避免这种模糊不清。
该文从纬向均一流上的线性、准地转扰动中推导出了这样一个通量。纬向均一基本流的限制使得该通量只能适用于定常波。确实，这里定义的这个通量只针对大气波动的定常部分。可以通过去除纬向均一基本态的限制来分析瞬变波。
该文对三维定常波活动通量的推导过程表明可以扩展EP通量，从而定义一个守恒的三维波活动通量，该通量对于定常、守恒波动是非辐散的。尽管该诊断量是波动的一个非平均的二次函数，但在缓慢变化基本态上的平面波近似条件下，该诊断量独立于波位相。该特征也通过将其应用于由局地强迫激发出的行星尺度波动的理想实验所证实。
在文章的第7部分，作者将该波活动通量应用于1965-1975年北半球冬季的定常波分析上。计算过程如下：定常流就是10年冬季平均的流动。通过去除位势高度、水平风场和温度场的纬向平均得到定常波的扰动项。为了减少由多次微分导致的噪声放大，利用地转风和热成风关系将流函数形式的波活动通量公式改写为由异常风场、异常温度场和异常高度场形式。计算结果显示：
- 波活动通量的垂直分量几乎都是向上的，这与传统认知的定常波从下往上传相符合。
- 波活动通量的主要特征是两条向上、向东且主要向赤道传播的波列，一条从东亚到北太平洋，一条从北美东部到北大西洋。此外，还有一条来自北美西部的弱波列，也是向上向东传播。
- 从水平波活动通量的分布上可以看到，没有迹象表明定常波会从热带向中纬度传播，也没有显著的迹象表明向赤道传播的定常波可能从低纬度向极地反射。但这并不能排除在某些异常季节存在从热带向中纬度的定常波传播，也不能排除热带和中纬度间存在除Rossby波传播外的其他相互作用。
- 北太平洋的波列比北大西洋的更强、分布更广。此外，北太平洋的波列有分裂现象，分裂后一支向东北方向传播，一支向东南方向传播。但北大西洋的波列不存在这样的分裂，它都是往东南方向传播的。北大西洋向上传播的波活动通量很少通过200hPa的，但北太平洋则有，表明传播到平流层的定常波通量主要由北太平洋波列贡献。
- 这两个主要波列的源地似乎都与纯粹的地形生成过程不完全一致。北太平波列似乎主要起源于青藏高原的东北斜坡，而不是最高的地形。这与前面讨论的地形定常波生成过程并不矛盾。然而有一部分波活动源地位于西北太平洋，这很难将其与地形作用联系起来。对于北大西洋的波列，除了从西部传播过来并扩散到整个北美的微弱贡献外，它似乎完全起源于远离落基山脉的大西洋和加拿大东海岸。非线性可能在其中起了一定的作用。可以想到的是，由地形引起的扰动在底层的弱环流中往往是非线性的。而线性传播有效的源可能位于大地形的下游，距离大地形有一定的距离。但目前很难找到证据来证明这个。
- 非绝热加热是另一种最明显的、可供选择的强迫原理。非绝热加热的主要特征是海洋西部有广泛的强加热（可能来源于风暴轴区域的潜热释放）、欧亚大陆和北美大陆有冷却。非绝热加热和冷却的分布与波活动通量的分布有很好的一致性，例如对流层中底层向上的强波活动通量主要发生于西北太平洋和北大西洋，也就是位于最大加热北部的非绝热加热梯度最强处。此外，西伯利亚的局地最大波活动垂直通量所在处，南有弱加热，北有强冷却，有强非绝热加热梯度。回到地形强迫的例子中，尽管没有显著的理由证明波活动源地和加热梯度有关系，但也没有理由认为强波源地必须与最强加热位置一致。
- 另一种定常波的激发源是与瞬变涡旋的相互作用，因为许多传播的静止波活动似乎都起源于两大风暴轨道的区域。在某种程度上，这种相互作用已经包含在前一段中，因为大部分非绝热加热与移动系统中的潜热释放有关。此外，还有瞬变涡旋导致的热量和动量传输的影响。事实上，在作者的另一篇文章中论述了风暴轴区域的定常流显示出与瞬变涡旋强迫出的预期响应定性一致的特性。此外，还有一系列文章定量地分析了瞬变涡旋对定常流的影响。不幸的是，目前对定常波源的分析不允许对风暴轴区域内的强迫性质进行评估，因此，在此基础上无法区分潜热和涡旋输运机制。
由于缺乏这种诊断方法的经验，人们必须小心不要过分强调F的细节。事实上，必须认识到Fs并不是严格意义上的局部量，因为定常波场被定义为平均流的距平。与任何诊断量一样，F的潜在价值是，它将为理论预测与观察到的现实进行比较提供一种鉴别工具。该方法在定常波理论模型和可控环流模型实验结果上的应用有望证实或否定这些结论。
Takaya,Nakamura,2001, A Formulation of a Phase-Independent Wave-Activity Flux for Stationary and Migratory Quasigeostrophic Eddies on a Zonally Varying Basic Flow
针对施加于基本流上的小振幅扰动，其波活动在某些环境下近似满足一个守恒定律：波活动密度的局地变化量+波活动通量散度=D。当波动和基本流都守恒时，D几乎等于0。当扰动受WKB的缓慢调制时（WKB即群速乘以波活动密度=波活动通量，此时扰动耗散较弱），波包传播可以用波活动通量表示，即便基本流存在切变。波活动通量的辐散和辐合分别代表着波包的源和汇。理解这些波动的源汇在理解不同大气现象动力机制时非常重要。若波活动通量和波活动密度独立于波动位相，那么就可以用位相平均统计量来方便地实现上述目标。然而，由于非平均的波活动密度和波活动通量是扰动振幅的二次项,都固有地包含一个半波长尺度的振荡分量。好在这个半波长分量可以用某种平均法去除。
基于从纬向均一的基本流中分离涡旋的传统工作中，EP通量被公认为是在径向平面上诊断Rossby波及其与纬向平均基本流相互作用的有效工具EP通量是径向平面上波活动假动量通量，其径向和垂直分量分别包含纬向平均的涡旋动量通量和涡旋温度通量，从而保证了EP通量与位相的独立性。由于该通量不要求时间平均，因此可以刻画径向平面上波传播的实时情况。但这不能表示波动的纬向传播。
如果想要刻画能影响局地天气气候的局地强迫波包的发展过程，就必须诊断其纬向传播特点，此时基本流中的纬向不均一性也要考虑在内。在对流层，由于时北半球冬季时期，平均西风带因热力和山地强迫行星波的存在而蜿蜒曲折，从而调节天气尺度移动的气旋和反气旋的振幅和传播特性，包括风暴轴的局地化。此外，已有研究表明风暴轴上的气旋生成过程是由斜压波包的下游发展引起的。即便是具有长波长的准定常扰动的传播也因背景西风的纬向非对称而复杂化。最近的研究表明Rossby驻波波包的局地吸收有助于特定的局地地形中（背景西风弱）阻塞高压的形成。
对于瞬变移动的涡旋，时间平均可以消除波活动密度和波活动通量中的半波长振荡分量，从而允许波活动通量的纬向分量存在，进而可以刻画波活动的纬向传播。基于此，Hoskin等人（1983）和Trenberth（1986）发展的EP通量扩展版本（即E矢量）被广泛使用，因为它可以刻画相对于时间平均流的小振幅扰动的纬向传播特性。Plumb（1986）定义了一个波活动假动量通量，从而可以刻画镶嵌于纬向非对称基本流中的瞬变涡旋相对于地球的三维传播特性。Plumb（1986）提出的波活动通量和扩展EP通量通过时间平均来保证位相独立，但这样便无法分析某一时刻的波活动情况。
对于定常涡旋，时间平均不等于位相平均，因此不适用。所以，对于定常涡旋的分析或移动涡旋的瞬时分析，应该在不进行任何平均的情况下推导出一种守恒关系，该关系表示不受任何振荡成分影响的波活动通量的三维波动传播。对于纬向均一基本流上的小振幅定常涡旋，Plumb（1985）首次推导出了这样一个守恒定律。基于它的守恒关系，该波活动通量是位相独立的，但它不包含平均项。因此，这适用于定常涡旋的分析。Kuroda（1996）将Plumb的公式扩展到球体的轴对称环流上。Brunet and Haynes（1996）又将其扩展到适用于有限振幅涡旋。由于Plumb（1985）提出的波活动通量及上述提到的其扩展公式都是在纬向均一基本流的基础上定义的，这限制了它在实际大气中的应用，尤其是北半球冬季。此外，在他们的每一个推导过程中，一个补充的、非辐散的通量(例如，P85中的G)被启发式地引入，以便使通量独立于波的位相。至今，该补充通量的物理意义还不明确，此外也不清楚构成这种位相独立的波活动通量的每一项的物理意义。
该文试图扩展Plumb（1985）提出的波活动通量及其守恒定律，使其能适用于镶嵌在纬向变化基本流上的小振幅准地转扰动，包括定常和移动的。该文通过和Plumb（1985）不同的、但更直接的方法推导出了一个波活动假动量和其位相独立通量间的近似守恒关系。该通量与局地Rossby波的三维群速平行，因此可以用来描述纬向变化基本流上移动或定常涡旋的三维波包的瞬时传播特性。该文作者认为他们的位相独立通量和Plumb（1985）的通量可以理解为准地转波包传播过程中两个动力学方面的叠加，尽管Plumb（1985）没有明确波活动通量各个单独分量的物理意义。此外，Plumb（1985）中那个补充通量的物理意义也在该文方法中变得清晰，尽管这样一个通量在该文的推导过程中并没有明确出现。将该方法应用于模拟和观测的大气数据中，进一步验证了该文提出的波活动通量确实是位相独立的。最后，作者还推导出了一个公式，可以代表传播波包对基本流的瞬时反馈以及相关的非地转剩余环流。关于纬向变化基本流上的定常扰动的分析结果总结在Takaya and Nakamura（1997）的文章上。
推导过程
该文基于一个简单的想法，在不使用任何平均的情况下，为准地转涡旋构造了一个位相独立波活动通量的公式。如果扰动流函数正比于波位相的正弦函数，那么波的涡度拟能和波能量分别正比于正弦平方、余弦平方。那么这两个诊断量的线性组合可以在没有使用任何平均的情况下独立于位相。实践中，作者定义了两个变量：A（涡度拟能除以基本位涡梯度振幅，该变量即使在纬向变化的基本流中依然保持守恒）和E（能量除以波的本征相速，只在纬向均一的基本流中守恒）。A的纬向平均与假动量有关。纬向平均的E也可以代表假动量，即波发射时，可以加在纬向平均基本流中的波包的西风动量的二阶平均。因此，位相独立的变量M可以定义为（A+E)/2，在该研究中，该变量也与波活动假动量有关。
作者从气压对数坐标下的、准地转尺度的位涡方程出发，并在定常纬向非均一基本流上考虑一个三维的小振幅扰动，然后将位涡方程线性化。假设扰动的波动解包含一个相对狭窄的波数和频率范围，因此他们具有明确的相速。对于这样的扰动可以定义A和E的具体公式。
由于波活动假动量只在纬向均一基本流中守恒，因此该文作者会基于两个假设来推导其在纬向变化基本流中的近似守恒关系。这两个假设是：
- 假设定常基本流不是强迫驱动出来的，即水平风速点乘背景位涡梯度=0，即风速方向与位涡梯度方向垂直
- 假设是在标准的WKB状况下，即基本流的水平和垂直变化缓慢且变化尺度远远大大相关扰动的波长
- 假设风速方向的波相速近乎定常
至少有两种方法可以推导出位相独立变量M的近似守恒关系。一种是通过所谓的“局部坐标旋转”来进行推导。另一种是在纬度经度坐标系上直接求解方程。
推导出来的TN01版本波活动通量小括号内的两项的物理意义：
- 第一项是eddy的动量和热量通量，同PB85的表达式，代表平均西风角动量系统性的“向后”输送，主要发生在与移动Rossby波包相关的异常流函数节点处，与位相的余弦平方成正比
- 第二项是异常位势高度的非地转通量，与Rossby波包群速方向上气压梯度力的功率有关，主要作用于波动的槽脊处，与位相的正弦平方成正比。在近于平面波动限制下，该项的三维矢量与Rossby波群速平行
这两个过程的适当组合能抵消他们对位相的依赖性。
该文推导出来的波活动通量能更好地跟随基本流的蜿蜒，因此也能更好地代表定常Rossby波群速的平流效应。此外，在Plumb85中，波活动无法传播到纬向平均为东风的纬带；但TN01的波活动却可以在西风区域传播，即便该纬度纬向平均为东风。西伯利亚TN01的波活动通量的变化趋势总体大于Plumb85，是因为西伯利亚背景西风远远大于纬向平均。
在准地转尺度下，等压面上的基本流的静力稳定度一般认为是均一分布的，因此250hPa的波活动通量的物理意义可能会变得复杂，因为这里经常发生对流层顶的折叠。对流层顶底层发生对流层顶折叠的概率则相对小一些。然而，位相独立变量M和波活动通量W有明确定义的区域在水平方向上要窄得多，因为这些等压面接近斜压扰动的传播高度。因此，该文选择分析300hPa高度的波活动通量，从而降低对流层顶折叠的影响，同时也能更好地描述波动的水平传播。
实际应用
该文举了三个用TN01版波活动通量来分析某瞬时时刻波动能力传播情况的例子。
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数值实验中的定常波。初始流场纬向非均一，用中纬度西风急流出口区的局地辐散中心驱动该模式，积分14天后，将14天后的流函数与初始流函数的差值作为扰动流函数。定常波的相速可以设为0.
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与阻塞相关的观测定常波。使用NCEP 1965-92年一日两次的数据，挑选出发生在某特定区域的15个强阻塞事件，并按照峰值合成。合成前，需要先对原始数据做一个8天的低频滤波，从而滤去更高频且移动的瞬变涡旋。随后用27年冬季平均作为基本态。滤波数据相对于该基本态的异常作为扰动流函数。定常波的相速可以设为0
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观测到的一个斜压移动涡旋。NCEP-NCAR逐12小时的再分析资料，用8天的高频滤波来得到移动的高频瞬变扰动，聚焦于1983年11月20日，此时在北太平洋有很强的高频扰动。用这一天的8天低频滤波数据来作为基本态。利用高频滤波位势高度的超前滞后相关来估算每一点的相速。具体操作是：用某一点的高频滤波位势高度同其他点计算滞后12小时的相关系数（以1983年11月20日为中心的21天），随后再算一个超前12小时的相关系数，通过追踪一点相关图中的最大正相关中心从滞后12小时到超前12小时过程中经过的路程，得到相速，最后再投影基本态风场得到相速Cu。
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东亚冬季风年际变率的影响因素
研究东亚冬季风变率的必要性：
- 东亚冬季风与西伯利亚高压密切相关。东亚冬季风的变率主导了亚洲-太平洋区域冬季气候态波动，同时也会影响热带变率，也会通过改变热带热源位置来影响北美气候。东亚冬季风的年际变率很大，这在过去一个年代是研究热点。
- 冬季风冷涌与地形、热带季节内振荡相互作用能引起南海南部、菲律宾、印度尼西亚及海洋性大陆北部对流和降水的强变率。由热带对流降水释放的潜热反过来又会影响上层径向环流，加强对流层上层东亚西风急流，加强急流下游斜压发展，从而影响东亚大槽和冬季风暴轴，形成正反馈。
衡量冬季风强度一般用地表温度或对流层底层北风强度。冬季风越强，地表温度越低，北风越强。
一般认为有以下几个因素可以影响东亚冬季风的变率：
- 大气环流：North Atlantic oscillation/Arctic Oscillation，NPO，急流
- 海温：ENSO、印度洋海温
- 积雪：欧亚积雪
- 海冰
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大地形与瞬变涡旋
- Yu and Hartmann,1995, Orographic influences on the distribution and generation of atmospheric variability in a GCM
- Son et al,2009, The Effect of Topography on Storm-Track Intensity in a Relatively Simple GCM
- Park et al,2013, Poleward Stationary Eddy Heat Transport by the Tibetan Plateau and Equatorward Shift of Westerlies during Northern Winter
- Chang,2009, Diabatic and Orographic Forcing of Northern Winter Stationary Waves and Storm Tracks
- Park et al,2010, The Role of the Central Asian Mountains on the Midwinter Suppression of North Pacific Storminess
- Lee et al,2013, Role of TP on the Annual Variation of Mean Atmospheric Circulation and Storm-Track Activity
发现这里找的这六篇动力学论文的引言中都很少涉及研究的实际意义，只是说到目前有哪些未解的问题。 例如，后三篇涉及太平洋风暴轴冬季抑制现象的引言中似乎都并未涉及为什么要研究风暴轴的冬季抑制现象，这对气候预测或者天气预报抑或是模式改进有何帮助。
Yu and Hartmann,1995, Orographic influences on the distribution and generation of atmospheric variability in a GCM
北半球环流和南半球环流最大的不同是北半球环流具有强纬向非对称分量。这些定常波动的维持一般归咎于热力强迫、地形强迫和瞬变涡旋强迫。其中来自喜马拉雅山和落基山的地形强迫被认为是主要原因，尤其在冬季时期。地形强迫对时间平均环流的重要性已被研究很多，但它对大气时间变率的影响还不清晰。有理由认为来自大尺度山地的持续强迫可以对大气环流的变化产生重要影响。该研究旨在更好地理解理想大尺度山地对大气变率分布和形成的影响。
地形可以通过与瞬变涡旋的相互作用或激发出定常波列来影响大气变率的产生与传播。山地对涡旋传播的直接影响的例子是：Hsu和Wallace于1985年分析了TP和洛基山脉附近低频变率的垂直结构，发现瞬变涡旋的传播受大地形的影响。山地对高频涡旋类似的掌舵效果也被Hsu于1987年观测到（此处，该文并没有指出山地与瞬变涡旋相互作用的具体过程和机制）。地形强迫的定常波的形成也对瞬变活动有深远影响。纬向非对称基本态下的大气不稳定性与纬向对称基本态下的不同，特定区域非常有利于某特殊时间尺度涡旋的增长。纬向非对称平均流的斜压不稳定与风暴轴的区域性间的联系已被广泛研究。纬向变化基本态下的正压不稳定也同纬向对称下的很不同。Simmons等人（1983）发现纬向非对称平均流的不稳定正压正规模同某些观测到的低频模态相似。时间平均流的纬向梯度在为不稳定正压模提供能量方面同径向梯度一样重要。除了对TE产生的影响，定常波也会影响TE的传播。对不同尺度TE的波导在不同地区形成，波活动辐合会影响变率的分布。因此，从不稳定和波传播角度来看，大尺度山地会通过驱动定常波来间接影响大气变率的产生和分布。由于不同时间尺度的TE可能通过不同机制产生并具有不同的传播特性，地形对大气变率的影响依赖于时间尺度。
地形对大气变率的影响由于地形强迫和内部动力过程的相互干扰而变得更加复杂。Hendon and Hartmann（1985）在一个两层的大气环流模式中发现大气内部动力过程也可以产生低频变率。Yu and Hartmann（1993）在他们自己的大气环流模式中也发现由于纬向流与斜压涡旋的相互作用，纬向急流的位置和强度存在低频变率。由于地形强迫的存在会影响斜压涡旋的产生和分布，通过内部动力过程产生的低频变率肯定会被地形及由地形驱动的纬向非对称所影响。此外，内部产生的急流结构的低频变率也可以直接与山地相互作用，从而造成山地强迫的变化。因此低频变率的总量是否会因为地形强迫而增加或减少,取决于内部动力过程和地形强迫机制。
Hendon（1986）利用一个两层的大气环流模式来研究理想地形对大气变率的影响，总结出全球积分瞬变活动的整体水平不受中纬度地形的影响。此时变率的径向分布受基本态中时间平均非对称的强烈影响。他的两层模式使用的是气压坐标，地形强迫用相对涡度和散度预报方程中的源汇表示。如此一来，地形的整体效果例如山地的拖曳效果、山地和瞬变活动直接的相互作用就不会包好在内。该文使用sigma坐标的大气环流模式来更好地模拟地形效应，通过改变理想山地高度来研究山地对大气变率分布和产生的影响。
研究结果表明，大气变率的分布和总量均受到大尺度山地的影响。当模式中山地高度逐渐增加时，三种不同频率大气变率逐渐分离并位于不同的地理位置。这个尺度分离现象表明这三种不同时间尺度大气变率可能有不同的产生机制和传播特征。因此山地强迫和由其驱动的定常波对不同尺度大气变率有不同的影响。
高频涡旋（2-7天）的最大变化位于急流核至急流出口间的向极侧。在没有山地的实验中，高频涡旋的分布呈现纬向波数为6的全球模态，随着山地强迫的增加，它逐渐变成局地波包。有山地和没有山地的实验对比表明没有山地实验中的高频涡旋的全球振幅受到山地驱动的定常波的调制。这种调幅可能是局地急流中斜压波生命周期发展的结果，随后斜压涡的振幅受静止波引起的风场变形的抑制。
同高频涡旋对比，中间频率（7-30天）的涡旋在山地上游达到峰值并呈现增强的向赤道传播特征。在没有山地的实验中，该频率涡旋的空间结构是一个纬向波数为5的环球波列，周期为10天。当大尺度山地出现时，具有很强的向赤道传播特性的局地波列出现在山地上游。这个局地波列具有纬向波数为5及周期为12天的特点。这使人猜想：地形驱动的定常波的折射特性使得山地上游有利于中间频率瞬变涡旋的聚集和向赤道传播。这些中间尺度瞬变涡旋可能是斜压波生命史后期，此时其结构变得更加正压且大尺度。中间尺度瞬变涡旋位于高频风暴轴下游的这一现象也支持该假设。对纬向对称和纬向非对称环流中的中间尺度瞬变涡旋的分析也表明北半球观测到的中间尺度波列的产生原因可能与南半球周期为10天波数为5的波列相同，但北半球这个由于急流结构更加局地化，并在急流入口区向尺度移动。
在没有山地的实验中，低频变率（30天以上）的结构同YH93实验中纬向气流的摇摆类似。这个模态代表了急流强度和径向位置的变化。在地形强迫存在时低频变率的主要模态依然时纬向延申的，只是在风暴轴区域有一个最大振幅。这与前人研究一致，即纬向气流的摇摆由纬向流和高频涡旋的相互作用支持。地形强迫通过影响风暴轴形成来间接影响这部分低频变率。有山地实验中纬向流摇摆的出现及其与瞬变涡旋强迫分布的一致性表明在纬向对称模拟中占主导作用的波列相互作用在北半球一样重要。该现象揭露了一个问题：与拖曳不稳定有关的正压过程和斜压波与纬向流间的相互作用在北半球纬向流变动中哪个更重要？
该研究也探究了地形强迫对大气变率总量的影响。结果表明地形强迫将能量从瞬变部分转移到定常部分，但涡旋动能总量几乎保持不变。这可能时因为由赤道到极地温度强迫驱动的大气环流需要相似的涡旋活动来输送热量。当定常波对热量输送的贡献增加时，大气需要的瞬变涡旋活动就减弱。因此，当地形强迫增加时，高频和中间频率的大气变率减弱，但低频变率增加。此外，该模式还发现低频变率存在阶梯函数的增长：当山地高度从3km增长到4km，低频变率的增长速率比山地高度为1-2km时期要慢很多。当纬向非对称经历一个阈值时，低频变率的快速增长表明产生低频变率的机制严重依赖于纬向非对称的程度。与气流东-西变化有关的正压不稳定是一个可能机制，而产生低频变率的其他机制在纬向非对称和大尺度地形存在时会变得更高效。例如，高频涡旋与时间平均流的相互作用在有局地急流存在时会变得更加强烈，并在产生低频定常Rossby波方面变得更高效。
大尺度山地对高频大气变率的局地影响主要集中在山地下游的对流层底层。高频变率在山地的背风面有局地增强，而高频瞬变涡旋则在山地斜坡处向赤道传播。大尺度山地斜压能形成一个山地波导使得热带外扰动可以传播到热带区域。这个向赤道传播的现象可以在喜马拉雅山区和洛基山附近观测到，并认为与冷涌事件有关。
Son et al,2009, The Effect of Topography on Storm-Track Intensity in a Relatively Simple GCM
北半球冬季有两个显著的风暴轴，一个位于太平洋，另一个位于大西洋。他们都位于斜压性达到最大的急流下游区域，表明风暴轴主要由斜压涡旋活动构成。然而局地斜压性和风暴轴强度间的关系并未得到充分理解。例如，太平洋风暴轴比大西洋风暴轴弱，但太平洋区域的斜压性更强。在太平洋风暴轴的年循环过程中，也发现类似的反相关关系：太平洋斜压性在冬季达到峰值，但此时太平洋风暴轴强度减弱。太平洋风暴轴的冬季抑制现象在大西洋区域则很少观测到。
上文描述的这看似令人费解的关系部分是因为风暴轴涡旋的增长不仅靠局地不稳定，也靠上游涡旋的传播。Chang and Orlanski（1993）指出来自上游地区的能量平流可在相对弱的斜压区引发明显的涡旋活动。这称为upstream eddy seeding–feeding prsocess或者downstream development，由此产生的风暴轴比由局地斜压能量发展来的风暴轴要强且宽。
在大气中，风暴轴受到重要因素的影响，例如背景环流、地形、海陆对比及非绝热加热。这些因素可以通过改变局地斜压性、下游发展效率或者涡旋能量源来影响风暴轴强度。Lee and Mak（1996）发现在众多因素中，山地可以解释在给定背景环流下观测到的风暴轴强度的70%。该结果似乎与Hoskins and Valdes(1990)的研究（他们认为风暴轴主要由非绝热加热维持）矛盾。然而，山地下游的非绝热加热部分是由地形波驱动的上升气流引起的，这说明地形仍然起着至关重要的作用。
地形对定常波维持的作用在过去已被广泛研究。然而，地形对风暴轴影响的研究则较少。尽管可以在文献中找到少量研究，但地形对风暴轴强度的影响目前依然未知。所有以往的研究要么都基于理想实验，要么都基于复杂模式。Lee and Mak（1996）利用一个三层干模式来探究理想地形对纬向对称背景环流的影响。尽管这已经比固定局地斜压性的二层模式要真实许多，但对涡旋垂直和水平结构的粗略表示使得定量估计存在问题。另一方面，Broccoli and Manabe (1992)比较了有无TP的复杂模式中的风暴轴强度。虽然得到了有价值的见解，但由于地形不同，他们无法将地形效应与非绝热加热变化的影响分开。
在该研究中，地形对风暴轴强度的动力影响通过一个多层原始方程干模式进行探究。尽管这是一个理想模式，但它比二层或三层模式真实许多。这允许作者明确地测试地形效应，因为非绝热加热和其他物理效应被排除在外。通过改变背景环流参数和地形特性参数来进行研究。发现尽管地形能加强下游斜压性，但风暴轴强度可以弱于或强于没有地形的情况，这取决于背景环流的纬向结构。由于局地斜压性和风暴轴强度间类似的正相关或负相关在北半球也曾观测到，该研究为这种令人迷惑的关系提供了一个可能的解释。
如果背景流包含一个弱的双急流，高地形会导致地形下游风暴轴强度增强，这与下游局地斜压性增强一致。如果背景流包含单个强急流，地形会减弱风暴轴，尽管地形下游的斜压性增强。这主要是因为不同背景流时波包特点不同。在弱双急流情况下，波包主要向赤道辐射，风暴轴涡旋由局地斜压产生。在强单急流情况下，波包主要是纬向传播，风暴轴强度不仅受局地斜压性影响，也受上游扰动影响。因为地形影响会减弱从上游传播过来的瞬变涡旋，进而使下游风暴轴强度减弱。
Park et al,2013, Poleward Stationary Eddy Heat Transport by the Tibetan Plateau and Equatorward Shift of Westerlies during Northern Winter
北半球冬季对流层环流以纬向非对称显著，呈现大陆西部气候温和，东部寒冷的特征。造成这种纬向非对称的定常涡旋主要由以下三种原因导致：副热带海陆热力对比，大尺度山地，热带非绝热加热。定常涡旋的形成主要由非绝热加热场的纬向非对称决定，包括局地热带加热和海陆热力对比。一般而言，由地形强迫出的定常涡旋的整体振幅较小，且在地形相对较小时就达到饱和。
但目前不知道地形强迫出的定常涡旋与背景场的定常涡旋在向极的涡旋热输送中是如何相互作用的。基于定常准地转模式的经典研究表明地形可以加强冬季的背景定常波。这种波动的“相干性”意味着地形诱导的定常波可以线性地增加向极热输送。由于山地可以在某些特定地区引起强定常波，地形引起的定常波可以有效地增强某些特定地区地向极热输送。
最近的研究已开始认识到北方冬季异常准定常波和气候态定常波之间波干扰的重要性。Smith等人（2011）发现与欧亚大陆积雪变化有关的异常波在与气候态定常波相干时可以调节北半球环状模（NAM)变率。同样，北半球环状模对热带海温变化的响应也是通过线性波干扰来解释的。
该文研究了TP引起的局地正压定常波如何影响冬季的向极热输送。Fletcher and Kushner (2011)表明TP不存在时，气候态的定常波及相应的干扰响应强度都减弱了。该文进一步研究了为什么气候态定常波及相关干扰效应会在TP存在时显著增强。特别的，该文重点研究了TP诱发的定常波与陆海热对比引起的纬向异常温度场之间的干扰。
该文也试图更好地理解定常波导致的向极热输送如何影响瞬变涡旋。以往的研究已经表明山地可以增强定常涡旋，减弱瞬变涡旋动能。观测分析也表明定常波和瞬变涡旋间的向极能量输送的补偿效果也是非常稳定。该文表明因定常涡旋而加强的向极热输送会减弱背景场的斜压性，进而减弱瞬变涡旋，以及西风急流风速。因此定常涡旋可以影响纬向平均西风急流的位置和强度
Chang,2009, Diabatic and Orographic Forcing of Northern Winter Stationary Waves and Storm Tracks
众所周知地球气候态并不是纬向对称的。由于日平均或更长时间段平均的大气顶强迫是纬向对称的，因此地球气候态的纬向非对称只能是由边界层纬向非对称导致。边界层底部的纬向非对称主要包括海陆分布不对称、山脉位置的不对称。这些不对称共同造成了地表温度和水汽分布的纬向不对称。山地通过激发定常波直接影响大气环流，而地表温度和水汽的不对称则表现为非绝热加热的不对称分布。虽然真正的强迫是由于山地和地表属性,在模式环境中,这个问题常被重塑为由于山地和非绝热加热的强迫,即使(下文会进行详细阐述)非绝热加热依赖于大气环流,因此不应被视为独立于地形强迫。
自从早期Charney and Eliassen(1949)和Smagorinsky(1953)的研究以来，大量研究用于探究地形和非绝热加热在驱动大气定常波方面的作用，对此大家可以参考Held等人（2002）的文章，该文回顾了定常波模拟的理论和结果，并认为北半球冬季定常波主要受非绝热加热驱动（热带和热带外加热起到相同重要的作用），而地形强迫的作用较小，瞬变涡旋通量的纬向非对称性的作用则更小。
虽然定常波模拟给我们提供了丰富的见解，但这种方法也有局限性。在千年或更短的时间尺度上，对于定常波来说，地形强迫分布确实可以被认为是外部给定的独立强迫。然而，众所周知，瞬变涡旋能响应大气低频环流的变化，因此瞬变涡旋涡度通量就不能当作是一个独立的强迫。Held等人（2002）也认为非绝热加热在一定程度上依赖于环流及地形分布。因此，非绝热加热和地形强迫两者之间并不完全独立，且非绝热加热不独立于环流本身。此外，在很多定常波模拟的实施过程中，需要加入增强的阻尼以去掉近共振解。由于最终定常波解的振幅依赖于加入阻尼的确切振幅，基于定常波模拟的定量预测存在不确定性。
如上所述，天气尺度瞬变涡旋（即风暴轴）的分布强烈依赖于定常波的分布。尽管已有大量文章研究影响风暴轴分布的因素，一些基本问题依然没有得到解决。特别的，在隆冬，太平洋急流比大西洋急流强多狠，意味着太平洋的斜压性比大西洋强，然而隆冬大西洋风暴轴强度平均大于太平洋风暴轴。
有几项研究试图解释这一明显的矛盾。Zurita-Gotor and Chang (2005)和Mak and Deng(2007)都认为上游亚洲强阻尼抑制了太平洋风暴轴的上游播种过程，从而导致太平洋风暴轴冬季抑制现象。 另一方面，Lee and Kim(2003)认为两类急流的不同属性可能是导致大西洋风暴轴强于太平洋风暴轴的根本原因，因为大西洋急流是eddy驱动急流而太平洋急流主要是副热带属性。他们认为急流的副热带属性很大程度上受热带加热强度的影响，暗示两类风暴轴相对振幅大小可能受热带加热影响。
就像Chang等人(2002)所讨论的那样，Broccoli and Manabe (1992)的结果表明，在没有山地的GCM实验中，定常波弱很多，风暴轴的分布会更纬向对称，即便有海陆对比。为了支持这一点，Lee and Mak (1996)利用一个由观测到的冬季纬向平均温度分布驱动的干非线性模式发现风暴轴入口区的强斜压性可以只由山地引起的定常波来维持，不需要纬向非对称的非绝热加热。这些结果表明地形强迫可能是形成现在风暴轴分布的最重要因素。
上述讨论强调了这样一个事实：我们依然无法定量理解造成目前北半球冬季风暴轴分布的强迫。Hoskins and Valdes (1990)企图通过解释造成风暴轴入口区增强的斜压性来理解太平洋和大西洋风暴轴的存在。他们的结果表明增强的斜压性很大程度上是因为中纬度的非绝热加热。然而，他们的结果也表明中纬度非绝热加热倾向于在太平洋驱动出比大西洋更强的斜压性，这又无法解释大西洋风暴轴强于太平洋风暴轴的现象。
在很大程度上，该文可以看作是Held等人（2002）、Chang等人(2002)和Chang(2006)工作的扩展。在Chang(2006)工作中，一个由真实地形和定常非绝热加热驱动的干动力核模式可以较为真实地模拟北半球冬季的定常波和风暴轴。而在该文中，这些强迫被修改以评估地形和非绝热加热强迫驱动定常波和风暴轴的程度。
结果发现，对于北半球冬季对流层上层定常波，该文的研究结果同以往研究吻合，即非绝热加热可以解释大多数定常波的形成，山地强迫只起到次级作用，涡旋通量反馈在大多数地区的作用更弱。然而，该研究结果还表明涡旋通量在非绝热加热纬向非对称缺少的情况下，对调节大气对地形强迫响应具有重要作用。另一方面，与以往研究不同的是，该研究发现涡旋动量通量的辐合在强迫对流层底层的海洋低压方面很重要，与某人的天气尺度直觉一致。
对于北半球冬季风暴轴分布，该研究表明北半球热带外加热是主要强迫。北半球热带外加热的纬向非对称主要使太平洋风暴轴向赤道偏移而大西洋风暴轴向极偏移，保持并加强西南-东北的倾斜趋势。这似乎是解释大西洋风暴轴强于太平洋风暴轴的主要力量。TP和落基山的作用主要是削弱大陆风暴轴，清晰分离两大风暴轴。相比之下，热带加热的不对称似乎只在强迫模式的风暴轴分布中起到很小的作用
Park et al,2010, The Role of the Central Asian Mountains on the Midwinter Suppression of North Pacific Storminess
北太平洋热带外风暴轴具有独特的特征：冬季时期的风暴轴比秋季和春季的弱很多，尽管底层斜压性在冬季达到峰值。这一现象被称为风暴轴的冬季抑制现象，于1992年第一次发现。一系列研究基于观测和模式研究提出了许多假设，包括与下游发展相关的减弱了的涡旋种子理论、强西风急流的平流作用、正压风切变效应、强的副热带急流将斜压波导囚禁在高层、非绝热加热。然而，最终的机制仍有待确定。
斜压波包下游发展的动力学已被广泛研究并用于冬季抑制现象的解释中。通过研究涡旋生命史过程中的涡旋动能（EKE）收支，Orlanski and Chang (1993)发现波包通过将能量向下游传播而衰亡，尤其是在非地转重力势通量形成的过程中。 Zurita-Gotor and Chang (2005)通过在一个两层准地转模式的有限区域内放置一个强的涡旋阻尼（或称之为波包障碍），发现局地涡旋阻尼倾向于减弱下游波动振幅，该效应在较远的距离才会消失。这个现象在基本流有较快波动群速的北半球冬季更容易出现。
以往的研究表明山地对太平洋风暴轴具有重要影响，但关于其定量影响只有Son 09年做过。利用一个干大气动力核模式，施加背景态，S09发现强单急流（与欧亚大陆的急流状况类似）内有能在几周内环球一圈的有组织的波列。涡旋增长不仅通过局地斜压性，也受涡旋种子的影响。这种有组织的波包具有独特的长纬向范围和时间持久性，当中纬度地区引入理想地形时，其纬向范围大大缩短，导致下游风暴轴强度减弱。他们进一步发现地形对风暴轴强度的影响对背景流非常敏感。若背景流是弱的双急流（与大西洋急流类似），山地下游的风暴轴强度增强。这些结构表明地形对北半球两类风暴轴（太平洋和大西洋风暴轴）的影响不同。
该文的工作受Penny等人(2009)观测研究的启发。Penny等人(2009)利用再分析资料发现中亚（包括西伯利亚）是涡旋播种减弱发生的区域。他们利用拉格朗日追踪方法发现中亚山脉背风坡处气旋振幅和频率在冬季显著减弱，然而西太平洋气旋振幅和频率没有减弱，表明来自中亚减弱的涡旋播种是导致北太平洋风暴轴冬季抑制现象的重要因素。
根据以上研究，该文利用综合大气环流模式研究了中亚山脉对北太平洋风暴轴的作用。与Zurita-Gotor和Chang(2005)和S09所使用的简单模式相比，综合大气环流模式的优点在于结合了真实的地表边界条件和潜热，模拟了更真实的大气定常波。这使作者能够辨认在理想模式中无法捕获的相关机制。
改变中亚山地高度的一系列实验表明中亚山地的存在会抑制冬季北太平洋风暴轴20%-30%，但在其他季节影响较弱。山地增强了定常波动，有效减弱了冬季的高频瞬变涡旋。随后该文从涡旋下游发展和斜压能量转换两个角度来解释了原因。第一，风暴轴强度的减弱似乎与涡旋下游发展减弱有关。山脉破坏了波包的带向相干性，使它们向赤道方向折射。随着波包的纬向传播距离大大缩短，下游涡的发展也随之减弱。第二，中亚山地抑制了全球斜压能量转换。减弱的斜压能量转换，尤其是在欧亚大陆东部，减少了进入西北太平洋的涡旋扰动数量。在该模式实验中，正压控制并未用于解释风暴轴的减弱。
Lee et al,2013, Role of TP on the Annual Variation of Mean Atmospheric Circulation and Storm-Track Activity
如TP和落基山这些大尺度山脉能对天气和全球气候产生显著影响。TP是世界上主要的地形特征之一。以往很多研究都探究了TP动力和热力作用对全球气候变化的影响。发现TP对亚洲季风的热力作用呈现出一个减弱的趋势。夏季TP热力作用占主导，冬季则是TP动力作用占主导。TP作为一个巨大障碍所提供的减速和转向作用使得风场出现一个非对称偶极子结构，即在TP南部生成气旋，TP北部反气旋。西风带在TP北部的向北偏转和由此导致的径向温度梯度增强，有利于斜压涡旋的产生。Broccoli and Manabe (1992)发现TP存在时，大尺度定常波发展并影响中纬度气候。
除了背景流、海陆对比、非绝热加热这些重要因子外，地形也能影响风暴轴活动。Lee and Mak (1996)利用一个简单干模式探究了北半球地形对冬季风暴轴维持的作用，发现纬向流与山地的相互作用可以增强太平洋和大西洋西部的局地斜压性。Son等人(2009)发现地形能改变下游风暴轴强度，但这种影响高度依赖于背景流结构。关于风暴轴活动的次季节变率，Penny等人（2010）发现太平洋风暴轴活动的冬季抑制现象由中纬度亚洲Eady growth rate在冬季的极小值造成。Park等人(2010)表示风暴轴活动的减弱与中亚山地存在时涡旋下游发展减弱及欧亚大陆东部的斜压能量转换被抑制有关。
虽然最近的研究指出定常波及与之相关的涡旋播种效应对北太平洋瞬变涡旋的潜在重要性，但定常波与瞬变涡旋间的动力联系目前还未得到充分理解。地形强迫定常波对下游瞬变涡旋活动的影响需要进一步研究以更好地理解风暴轴动力学。该研究以控制TP高度的海气耦合模式实验为基础，深入探讨了地形对平均流和瞬变涡旋活动的季节平均、次季节变化、年循环的影响，特别关注了TP对太平洋风暴轴冬季抑制现象的作用。
发现TP在调整大气环流的年变化和风暴轴活动中起到三种作用：
- 与以往研究一致，冬季时期，TP倾向于增强上层急流并增强北太平洋斜压性，但显著减弱TP、东亚和西北太平洋的风暴活动
- TP放大了与瞬变涡旋密切相关的定常波。特别的，TP增强了西伯利亚高压和阿留申低压，从而增强东亚冬季风并减弱风暴轴活动。
- TP能显著调节太平洋风暴轴活动的次季节变化。特别的，TP倾向于抑制隆冬时期的太平洋风暴轴活动，尽管他增强了沿太平洋急流的斜压性
太平洋风暴轴活动的冬季抑制现象能在完整TP的模式中很好重新，但当TP高度降低时，该现象逐渐消失。可能原因有：
- 过分强的急流导致正压能量转换不充分；
- TP北部斜压性减弱；
- SST变化从而改变湿静力能。