斯堪的纳维亚臭氧亏损和地面加热

研究表明,冬季在北极的斯堪的纳维亚地区存在一个明显的臭氧亏损区,亏损区的中心值达-50DU.对臭氧亏损和地面加热进行相关分析后指出:斯堪的纳维亚地区的臭氧亏损和该地区地面的感热通量、潜热通量、净辐射通量以及总的热通量关系极其密切,其相关系数均在-0.87以上.由此,我们认为冬季斯堪的纳维亚地区的臭氧亏损可能是由于地面加热引发的物质抬升所造成的.     

斯堪的纳维亚上空的臭氧亏损与北大西洋海温

利用TOMS臭氧资料和NCAR/NCEP再分析海温资料，分析研究了斯堪的纳维亚地区的臭氧亏损状况及其季节变化规律，指出在斯堪的纳维亚地区上空存在一个严重的臭氧亏损区。该臭氧亏损有明显的季节变化:冬季最强，夏季最弱。同时研究了北大西洋海温分布和季节变化，指出其与斯堪的纳维亚地区臭氧亏损有极好的负相关。因此，认为可以用北大西洋海温的季节变化来估计斯堪的纳维亚地区气候尺度的臭氧亏损变化。     

斯堪的那维亚臭氧亏损和地面加热

对ＮＡＳＡ的ＴＯＭＳ臭氧资料进行分析后指出：冬季在北极的斯堪的那维亚地区存在一个明显的臭氧亏损区，亏损区的中心值达－５０ ＤＵ，相当于该区域平均值的 １５％。对臭氧亏损和北大西洋海温的东西向差异作相关分析得到：其季节变化的相关系数为－０．９６，逐月（ １６８个月）变化的相关系数为－０．７０。同样对臭氧亏损与地面加热进行相关分析后指出：斯堪的那维亚地区的臭氧亏损和该地区地面的热通量关系极其密切，其相关系数均在－０．８７以上。由此我们认为：北大西洋暖流向北输送能量，引起斯堪的纳维亚地区地面加热，由此造成了冬季该地区的臭氧亏损。     

近50年石家庄地面温度变化特征与气候因子的关系分析

利用石家庄地区5个观测站1961-2010年逐日地面温度、气温、风速、日照时数和总云量观测数据,分析讨论了该地区地面温度最高值和最低值的变化特征以及气温、降水、风速、日照时数和总云量对地面温度变化的影响.结果表明:地面最高温度波动幅度较大,其中冬季波动幅度明显偏大;地面最低温度波动幅度较小,其中夏季波动幅度明显偏大;地面最高温度夏、秋季降温趋势显著;地面最低温度各季节增温趋势显著;地面最高温度与最高气温、日照时数和风速互为正相关,与总云量互为负相关;地面最低温度与最低气温和总云量互为正相关,与风速、日照时数互为负相关;最高气温对地面最高温度的正相关性最强,风速最弱;总云量对地面最高温度的负相关性在夏、冬季较强;最低气温对地面最低温度的正相关性最强,总云量最弱;风速对地面最低温度的负相关性在春、秋季较强,日照时数在秋、冬季较强.     

南极臭氧的短期气候变化特征

利用1957～1992年南极地区大气臭氧总量地面观测站资料，对南极地区臭氧的时空变化特征进行了研究。结果表明，虽然近35年来南极地区的大气臭氧有较明显的减小趋势，但在不同地区、时段和季节，其变化趋势也不同。近年来南极地区大气臭氧的显著亏损，主要是由南极臭氧洞的形成和发展所造成的。南极地区的大气臭氧存在明显的年振荡、准20个月和准30个月的振荡周期。臭氧变化与天文日照、平流层温度场、平流层冰晶云及人类活动排放到大气中的氟氯烃和溴化烃等污染物质有关。     

近55年久治县0cm地温变化特征及成因分析

利用1963—2017年久治县气象局0cm地面温度和相关气象资料,采用气候倾向率、M—K检验法和相关分析法,分析了近55年来久治地区0cm地面温度的变化趋势以及与气温、日照时数、降水量、总云量和低云量的相关关系。结果表明:55年来久治地区的地面温度以0.626℃/10a的速率增温,四季地温也呈上升趋势,其中冬季升温极为显著,秋季次之;月变化同年、季变化一致,均呈升温趋势,2月增温最快,5月增温最慢;地面平均最高温度以-2.898℃/10a的速率降温,四季中也呈降温趋势,春季降温最明显,秋季降温最弱,月变化同年、季变化趋势一致也呈降低趋势,9月降温最快,8月降温最慢;地面平均最低温度以2.885℃/10a的速率上升,四季和月变化同年变化一致,冬季升温明显,3月升温最快,8月升温最慢。地气温差在年、四季和月中的变化一致,都呈上升趋势,冬季和3月增加明显。通过M—K检验发现,地面温度于1998年发生了突变,地面平均最高温度于1973年发生由高到低的突变,地面平均最低温度于1994年发生突变,地气温差于2003年发生突变。相关分析发现气温和低云量是影响地面温度升高的主要因子,日照时数、降水量、与地面温度呈负相关关系,总云量与地面温度呈弱的正相关。     

青藏高原臭氧低值中心的变化与我国气候的关系

利用NCEP/NCAR再分析资料、GPCP降水资料以及我国160个台站的降水资料, 研究了青藏高原臭氧低值中心偏强年和偏弱年的气候差异。结果表明，5～7月平均的青藏高原臭氧总量变化与我国当年夏季、冬季以及第二年春季的气温和降水等有明显的相关关系:在臭氧低值中心偏强年夏季, 中国绝大部分地区地面气温比多年平均偏高, 长江以南地区降水偏多, 长江以北大部分地区降水偏少, 尤其是长江中下游和黄河中下游之间的地面降水偏少特别明显。在臭氧低值中心偏强年冬季和次年春季, 中国大部分地区冬季风比多年平均弱, 使得绝大部分地区地面气温偏高。臭氧低值中心偏弱年的情况基本上与偏强年相反。因此, 青藏高原上空臭氧低值中心的变化在气候预测中是一个值得重视的因子。     

“珠峰环境2000”野外观测计划圆满完成

青藏高原地区大气臭氧亏损是近年来中国科学家首先发现的重要环境科学问题。珠穆朗玛峰位于高海拔地区,地面加热造成的臭氧亏损更为典型、在这一地区观测臭氧垂直分布的结构有助于进一步理解该地区臭氧亏损的过程和对环境造成的影响。 由中国著名科学家叶笃正院士和著名山地气象专家高登义研究员建议,中国科学院大气物理研究所建立了‘珠峰及喜马拉雅地区环境监测研究’项目,决定对珠峰及喜马拉雅地区进行为期１０年的环境监测研究。２０００年 ５月２５日至 ６月１０日,由中国科学院大气物理研究所与中国科学探险协会共同组织,来自３…     

中国地区近地面太阳紫外辐射的分布及其对大气臭氧层破坏的响应

本文在充分考虑太阳紫外辐射在大气中传输的物理过程的基础上,引入局地地面气压、臭氧和地表反照率的时空变化,利用Delta-Eddington近似法计算了中国地区冬季(1月)和夏季(7月)晴天时地面太阳紫外辐射(0.290—0.400μm)和紫外B辐射(0.290—0.325μm)的分布,并进一步计算出臭氧总量减少5％、15％时紫外B的变化.结果指出,由于臭氧总量的减少,中国北部地区紫外B的增加比南部地区显著.平均而言,臭氧总量减少1％时,冬季紫外B将增加1％左右,夏季紫外B将增加0.6％—0.7％.     

中国地区对流层臭氧变化和分布的数值研究

利用三维中尺度非静力模式ＭＭ５和化学模式,对１９９４年８月１６～１８日,１９９５年１月７～９日冬夏两个不同时期中国大陆大气对流层臭氧及其前体物质的分布进行了数值模拟。同时深入地分析了青藏高原地区夏季对流层臭氧的分布。模拟结果地面臭氧和ＮＯｘ的分布与观测结果基本一致,人类活动和光化过程是决定地面臭氧和ＮＯｘ的主要因子。对流层臭氧浓度的分布与气流的辐合辐散存在较好的对应关系,辐合区臭氧浓度较高,辐散区臭氧浓度较低。夏季,青藏高原中低空存在很强的辐合气流,使周边臭氧向高原辐合;而高原高空,受南亚高压控制存在很强的反气旋环流,臭氧由高原向周边辐散。冬季,受西风气流控制,臭氧分布表征大尺度特征。西风急流区臭氧浓度偏低,而急流两侧臭氧浓度偏高。     

香河地基观测臭氧柱总量数据分析及臭氧变化趋势研究

大气臭氧变化在全球气候和环境中具有重要作用,是当今大气科学领域的重要研究对象之一。对比分析了中国科学院大气物理研究所河北香河大气综合观测试验站2014～2016年Dobson和Brewer两种臭氧总量观测仪器探测结果的一致性,并使用1979～2016年Dobson观测数据分析了香河地区臭氧总量的长期变化趋势。结果表明:进行有效温度修正后,两种臭氧总量仪器观测结果一致性较好,平均偏差仅为-0.14DU(多布森单位),平均绝对偏差为8.00 DU,标准差为36.09 DU,相关系数达0.964。整体来说,两类仪器观测臭氧总量吻合较好。SO2浓度对Dobson仪器数据精度有一定影响,两组仪器数据在SO2浓度为0～0.2DU、0.2～0.4DU和0.4DU大气条件情况下的平均偏差分别为4.8 DU、7.0 DU和8.0 DU,平均偏差随SO2浓度升高而增大。过去38年香河地区的臭氧总量季节差异性强,春、冬两季臭氧总量高,夏、秋两季臭氧总量相对低,季节变化趋势差异明显。从长期变化上看,臭氧总量变化波动有不同的周期,在4个大的时间段变化趋势不同,2000～2010年臭氧层有显著恢复,但最近几年又有变薄的趋势。     

青藏高原和北美夏季臭氧谷垂直结构和形成机制的比较

利用MLS卫星资料和ERA-Interim再分析资料,比较了青藏高原和北美夏季臭氧谷的垂直结构和形成机制。结果如下:青藏高原夏季臭氧谷在垂直方向上存在两个低值中心,一个中心位于对流层顶附近,强度约为-15 DU,形成原因主要为水平幅散,另一个中心位于上平流层,强度约为-1 DU,形成原因可能为光化学反应参与的氯自由基的催化损耗。北美夏季臭氧谷仅存在一个低值中心,位于对流层顶附近,该中心强度约为-5 DU,其形成的主要原因是水平辐散。     

2019-2020冬季北半球超强极涡事件

2019-2020冬季北极平流层极涡异常并且持续的偏强,偏冷.利用NCEP再数据和OMI臭氧数据,本文分析了此次强极涡事件中平流层极涡的动力场演变及其对地面暖冬天气和臭氧低值的影响.此次强极涡的形成是由于上传行星波不活跃.持续的强极涡使得2020年春季的最后增温出现时间偏晚.平流层正NAM指数向下传播到地面,与地面AO指数和NAO指数相一致,欧亚大陆和北美地面气温均比气候态偏暖,在欧亚大陆的一些地区,2020年1月和2月的气温甚至偏高了 10K.2020年2月以来北极臭氧出现了2004年以来的最低值,2020年3-4月60°-90°N的平均臭氧柱总量比气候态偏低了 80DU.     

Vertical Ozone Profile over Tibet Using Sage I and II Data

ＶｅｒｔｉｃａｌＯｚｏｎｅＰｒｏｆｉｌｅｏｖｅｒＴｉｂｅｔＵｓｉｎｇＳａｇｅＩａｎｄＩＤａｔａ①ＺｏｕＨａｎ（邹捍）ａｎｄＧａｏＹｏｎｇｑｉ（郜永祺）ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃＰｈｙｓｉｃｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅ...     

青藏高原春季不同地区臭氧和大气温度变化趋势的差异性

利用1979—2018年太阳后向散射紫外辐射计SBUV(/2)星下点臭氧遥感资料,结合ERA-Interim和MERRA-2大气温度再分析资料,考察青藏高原区域内拉萨和共和两地春季臭氧和大气温度变化趋势的差异性。结果表明拉萨和共和两个地区的臭氧和大气温度逆转趋势均发生于1999年。对比2008年以来青藏高原整体臭氧总量变化速率（4.5 DU/(10 a)),拉萨臭氧总量变化更快,为5.9 DU/(10 a),共和相对较慢,仅为3.7 DU/(10 a);同时,1999年以来拉萨和共和春季下平流层（100~30 hPa）大气温度分别以0.5~1.4℃/(10 a)和0.01~0.9℃/(10 a)速率增加,上对流层(250~175 hPa)大气温度分别以0.2~1.5℃/(10 a)和0.2~1.2℃/(10 a)速率降低。与2008年以来高原整体大气温度变化相比较,均慢于高原下平流层（125~70 hPa) 1~2℃/(10 a)的增温速率,快于高原上对流层（225~175 hPa）0.4~1.1℃/(10 a)的降温速率。两地臭氧与大气温度的相关系数和回归系数计算结果表明,拉萨和共和两个地区1999年以来春季臭氧恢复速率的不同是导致两地同期下平流层-上对流层温度逆转速率差异的重要因子之一。     

大气臭氧垂直分布的电化学测量

用球载电化学O_3探空仪于1990年6月20日测量了0—32km高度范围内大气臭氧的垂直分布.结果表明,大气臭氧的垂直分布具有多层次结构,在25km附近臭氧分压达最大值.从臭氧廓线推算出大气柱臭氧总含量为327.8D.U.     

Formation of the Summertime Ozone Valley over the Tibetan Plateau: The Asian Summer Monsoon and Air Column Variations

The summertime ozone valley over the Tibetan Plateau is formed by two influences,the Asian summer monsoon(ASM) and air column variations.Total ozone over the Tibetan Plateau in summer was ～33 Dobson units(DU) lower than zonal mean values over the ocean at the same latitudes during the study period 2005-2009.Satellite observations of ozone profiles show that ozone concentrations over the ASM region have lower values in the upper troposphere and lower stratosphere(UTLS) than over the non-ASM region.This is caused by frequent convective transport of low-ozone air from the lower troposphere to the UTLS region combined with trapping by the South Asian High.This offset contributes to a ～20-DU deficit in the ozone column over the ASM region.In addition,along the same latitude,total ozone changes identically with variations of the terrain height,showing a high correlation with terrain heights over the ASM region,which includes both the Tibetan and Iranian plateaus.This is confirmed by the fact that the Tibetan and Iranian plateaus have very similar vertical distributions of ozone in the UTLS,but they have different terrain heights and different total-column ozone levels.These two factors(lower UTLS ozone and higher terrain height) imply 40 DU in the lower-ozone column,but the Tibetan Plateau ozone column is only ～33 DU lower than that over the non-ASM region.This fact suggests that the lower troposphere has higher ozone concentrations over the ASM region than elsewhere at the same latitude,contributing ～7 DU of total ozone,which is consistent with ozonesonde and satellite observations.     

地基与星载仪器观测大气臭氧总量分析

本文选取多个臭氧总量观测站点,采用"三重制约法"分别对下列3组仪器观测臭氧总量数据进行统计分析,解算出不同观测资料的误差标准差,进而对比研究各种仪器的精度特征:1)1996~2003年期间地基WOUDC(World Ozone and Ultraviolet Radiation Data Centre)观测网络仪器(包括Brewer、Dobson和Filter臭氧测量仪)与星载TOMS(Total Ozone Mapping Spectrometer)和GOME(The Global Ozone Monitoring Experiment)仪器;2)2004~2013年期间WOUDC与星载OMI(ozone monitoring instrument)和SCIAMACHY(scanning imaging absorption spectrometer for atmospheric chartography)仪器;3)2004~2013年期间地基SAOZ(Système D’Analyse par Observations Zénithales)与星载OMI和SCIAMACHY仪器。结果表明,1996~2003年期间TOMS V8和GOME观测精度相当,分别为7.6±2.8 DU/46(其中,7.6±2.8 DU为所分析站点观测资料的平均精度及其标准差,46为站点数目)和7.6±1.5 DU/46。TOMS V8观测精度优于TOMS V7(8.5±3.0 DU/46),验证了前者对后者有所改进。2004~2013年期间OMI和SCIAMACHY在WOUDC地基站点观测精度接近,分别为6.6±1.4 DU/21和6.0±1.6 DU/21。SAOZ地基仪器精度为8.4±3.6 DU/8。对于3类WOUDC地基仪器,Brewer站点观测资料的平均精度最优(7.9±3.3 DU/12),Dobson次之(8.7±2.3 DU/19),Filter最差(14.7±4.0 DU/15)。相比于卫星,3种地面仪器观测平均精度较差(10.5±4.3 DU/46),这主要是由于Filter精度较差引起。中国境内的瓦里关(Brewer)、香河(Dobson)和昆明(Dobson)3个地基站点仪器观测精度均较优,分别为7.8 DU、6.7 DU和6.6 DU。尽管不同站点之间存在一定差异,但整体来说,地基与卫星仪器在中国境内3个站点观测臭氧总量吻合较好。