西安地区高空温度变化特征及突变分析

利用西安探空站1975—2012年规定等压面温度资料统计分析西安地区高空温度垂直分布、年内变化特征及气候变化趋势,并用Mann-Kendall法作突变分析。结果表明:地面至100hPa温度随高度升高而降低,400~300hPa温度垂直递减率最大,100~70hPa温度最低,70hPa以上平流层下层,温度随高度增加而增加;西安高空规定等压面温度年较差变化明显,地面~250hPa温度年较差为27~15℃,200~30hPa为1~8℃,对流层温度年较差较大,而平流层的较小。M-K分析表明,西安地面及850hPa温度在1994年前后发生了突变。     

全球变暖背景下东亚对流层顶高度演变特征的研究

研究了1948～2004年东亚增暖背景下对流层顶高度的演变特征，重点分析对流层温度、平流层中下部温度与对流层顶高度变化之间的关系。结果表明：东亚地区对流层顶高度在1970年代后呈现波动上升趋势，其上升趋势不如南半球显著；东亚对流层温度与对流层顶高度呈显著正相关，特别是对流层中上部温度与对流层顶高度的正相关最显著，这说明对流层中上部的增温对对流层顶高度的抬升贡献较大；东亚平流层中下层温度与对流层顶高度基本呈显著负相关，70hPa层上的负相关最显著；近20年来东亚对流层温度上升了约0．2℃，平流层中下部温度下降了约1．2℃，对流顶高度上升了约86m，对流层的增暖和平流层的冷却作用共同导致了东亚对流层顶高度的变化。     

青海省对流层顶若干统计特征

主要利用青海省7个探空站1970~2001年高空观测资料,运用统计学方法,对各站各类对流层顶的时空分布、季节变化和趋势等进行了分析,揭示了对流层顶的分布特征及其高度、温度变化的基本事实和规律。结果表明:由于不同类型对流层顶在各站的位置随着季节有明显的南北进退,因此,出现频率各异;两类对流层顶的高度不仅有明显的差异,而且还具有明显的季节性变化,极地类对流层顶高度在春季最高,夏季最低,而热带类对流层顶高度在夏季最高,秋季最低;最高对流层顶与低温相对应,最低对流层顶与高温相对应;热带类对流层顶年平均高度变化呈上升趋势,年平均温度变化呈下降趋势。这与近几年来,平流层内臭氧减少,温度降低,对流层高度抬升有关。     

高空温度、高度变化特征及其与地面气温的相关分析

利用青海省7个探空站1970～2001年高空观测资料，对各站500hPa标准等压面层的温度、高度进行了突变和异常分析，揭示了该层温度、高度变化的基本事实和规律，同时探讨了500hPa高度、温度变化，尤其是异常变化对地面气温的影响及相互联系。结果表明：500hPa高度、温度多数台站在20世纪80年代中期发生了由低(冷)转向高(暖)的突变；自1987年以后，500hPa高度、温度的正异常明显增加，负异常明显减少；500hPa高度、温度的异常偏高(暖)和偏低(冷)变化与同期地面气温的变化相关密切。     

近50年我国探空温度序列均一化及变化趋势

利用1958—2005年我国116个站探空温度序列研究了我国高空温度变化趋势。首先通过静力学质量控制和两相回归法对原始序列进行了均一化处理。我国探空温度序列存在明显的间断点, 间断点的订正对于序列的趋势影响较为显著。缺测率是影响我国探空温度序列应用性的重要因子, 也是区域平均趋势统计中台站取舍的指标, 减少台站总数会削弱我国对流层升温和平流层降温的变化趋势。分析表明: 70%作为最小资料有效率标准最为合理。为满足最小资料有效率, 选取92个站统计我国高空温度变化趋势的区域平均值。结果表明: 1958-2005年, 平流层下层和对流层上层降温, 对流层中、低层升温; 高空温度变化趋势与研究时段明显相关, 1958-1978年我国高空大气整层均为降温; 1979—2005年, 对流层中低层升温最为明显, 增暖的幅度随高度增加而减小, 400 hPa以上各层转为降温。对流层的升温始于20世纪80年代, 升温幅度与全球尺度的平均值有所不同。     

吉林省高空温度的气候变化特征

利用1961-2012年吉林省高空温度观测资料,详细分析了高空温度的时空变化特征。结果表明:对流层和平流层温度的季节变化、垂直分布以及年较差的垂直分布均呈反向变化;1961-2012年期间,年平均温度均呈对流层低层温度显著升高,平流层低层温度显著下降的变化趋势;自20世纪60年代至90年代,对流层中下层和平流层上层的年平均温度在年际和年代际时间尺度上存在着反相变化。     

500hPa异常气候特征分析

本利用青海省7个探空站1970--2001年高空观测资料，运用统计学方法，对各站500hPa(百帕)标准等压面层的温度、高度进行了突变、周期、趋势和异常分析，揭示了该层温度、高度变化的基本事实和变化规律。同时探讨了500hPa高度、温度变化，尤其是异常变化对气温(距地面1.5m高度上的温度以下同)、降水的影响及相互联系。结果表明：500hPa高度、温度多数台站在80年代中期出现了由低(冷)转向高(暖)的突变；500hPa高度年际变化普遍存在7a和5．3a的周期，500hPa温度年际变化多数地区以10a、7a的中长周期为主，其次是5．3a和2．1a的周期；500hPa高度、温度总的变化趋势呈上升势态，但近几年有所下降，自1987年以后，500hPa高度、温度的正异常明显增加，负异常明显减少；500hPa高度、温度的异常偏高(暖)和偏低(冷)变化与同期气温的变化相关密切。     

高空对流层顶的变化特征分析

本利用青海省7个探空站1970—2001年高空观测资料，运用统计学方法，对各站各类对流层顶的时空分布、季节变化和趋势等进行了分析，揭示了对流层顶的分布特征及其高度、温度变化的基本事实和规律。结果表明：由于不同类型对流层顶在各站的位置随着季节有明显的南北进退，因此，出现频率各异；两类对流层顶的高度不仅有明显的差异，而且还具有明显的季节性变化，极地类对流层顶高度在春季最高，夏季最低，而热带类对流层顶高度在夏季最高，秋季最低；最高对流层顶与低温相对应，最低对流层顶与高温相对应；热带类对流层顶年平均高度变化呈上升趋势，年平均温度变化呈下降趋势。     

春季南极昭和站上空增温与臭氧含量和分布的关系

本文利用南极昭和站1966—1979年的臭氧和高空气象资料,讨论了春季南极大气爆发性增温及其与臭氧总量、臭氧分压垂直分布的关系,发现如下事实:1.平流层爆发性增温与臭氧总量突变有三种类型,即一次突变型,两次突变型和一次突变与一次缓变混合型;2.平流层爆发性增温3—5天后,对流层上部也有一次剧烈升温;3.增温过程自平流层上部向对流层下传时,伴随着臭氧分压增压中心逐渐向下传递;在平流层各等压面上,臭氧分压变化与气温变化值之间有较好的正相关,相关系数为0.85.     

平流层环状模的分类特征及其与对流层的关系

采用NCEP/NCAR逐日再分析资料,通过对北半球环状模指数的分析,将平流层异常分为两类:S型和D型,研究了两类平流层异常过程的差异及其与对流层的关系.结果表明,两种类型的异常特征在平流层类似,而主要的差别发生在对流层.在S型平流层异常期间,平流层纬向风异常有随时间向下传播的趋势,对流层表现为与平流层一致连续的纬向风异常;位势高度和温度距平场的分布中,最显著的特征是对流层与平流层呈相当正压结构,极区和中纬度异常表现为反位相的振荡,呈现典型的北极涛动特征.在D型平流层异常期间,平流层纬向风异常随时间向下传播的趋势不存在,另外平流层纬向风异常仅局限在平流层范围内,对流层表现为与平流层相反的纬向风异常;位势高度和温度距平场的分布中,平流层中低层与高层呈现反位相的距平分布,在对流层中低层,温度和位势高度的距平场呈现无规则的分布.     

MSU/AMSU微波亮温用于海洋高空大气温度气候变化研究的适用性探讨

利用美国大气海洋局卫星应用和研究实验室 (The Center for Satellite Applications and Research,STAR) 提供的MSU/AMSU卫星微波亮温资料V3.0版本,结合三套再分析资料数据集,通过对海洋上空不同高度、不同区域及不同季节的适用性分析,来探讨MSU/AMSU资料在热带海洋区域高空大气的温度变化特征,并通过合成分析揭示亮温资料与海洋的响应关系,从而探讨MSU/AMSU资料在热带海洋区域上的适用性和科学性。结果表明:（1）MSU/AMSU亮温资料在30 °E~70 °W,15 °S~15 °N范围的热带海洋区域适用性较好;（2）热带海洋区域对流层上层和中层大气均呈增温趋势,变化速率分别为0.045 K/(10 a) 和0.107 K/(10 a),增温突变现象出现在1980年代末—1990年代初,平流层低层大气呈降温趋势,变化速率为-0.345 K/(10 a),降温突变现象出现在1990年代中期;（3）在热带海洋区域,高空大气温度的变化趋势具有较强的区域性特征,相对于中东太平洋而言,印度洋-西太平洋区域的增、降温趋势变化更显著。对流层的增温幅度随高度的升高而有所降低。平流层低层的降温趋势在季节内变化不大,而对流层则是秋、冬季的增温趋势要明显大于春、夏季,冬季的增温尤为明显;（4）MSU/AMSU亮温资料对热带海洋温度异常有很好的响应关系,能在弥补海洋区域观测资料稀缺的情况下,对海洋区域起着较好的监测作用。      

1958～2005年中国高空大气比湿变化

利用经过质量控制和均一化的92站探空露点温度序列,研究了中国高空大气比湿气候学特征和1958～2005年比湿时间、空间演变以及不同时段线性变化趋势地区和季节差异。中国比湿气候场特征显示,垂直方向上90%以上的水汽集中在对流层中低层,空间呈南高北低的纬向分布。通过累积距平、滑动平均和突变点分析等方法研究了中国平均高空比湿的年代际变化,得到1958～2005年中国对流层中低层大气比湿经历“湿”、“干”、“湿”阶段性变化。不同时段线性变化趋势分析表明,1958～2005年对流层低层比湿呈上升趋势,对流层中层、高层和平流层下层为下降趋势;1979～2005年对流层低层上升趋势和对流层高层下降趋势均较整个时段明显增强。近50年来中国高空各层温度与比湿变化基本同步,统计达到显著相关,说明温度是影响比湿变化的重要因子。趋势的空间分布显示对流层下层全国大部比湿为上升趋势,且1979以来上升趋势更加明显,对流层中层趋势呈北升南降分布,对流层高层多为下降趋势。中国五个分区中西北地区对流层低层比湿上升趋势最明显,长江和华南地区升幅较小。1958～2005年对流层下层各季节比湿变化趋势差异较明显,上升趋势发生在夏、冬两季,1979～2005年四季比湿均呈上升趋势,其中夏季上升趋势最为明显。     

青藏高原与同纬度其他地区热带对流层顶气压变化特征的比较

基于1979—2014年ERA-Interim逐日再分析温度资料,依据温度递减率插值法计算出青藏高原及同纬度其他地区热带对流层顶气压数据,比较了高原和同纬度其他地区热带对流层顶气压季节变化和长期变化趋势,讨论了热带对流层顶气压与高空温度的关系。结果表明:1)在季节变化上,除12月和1月外,青藏高原热带对流层顶气压全年低于同纬度其他地区;青藏高原热带对流层顶气压、对流层中上层以及平流层下部平均温度均表现出比同纬度其他地区更明显的单峰型特征。2)热带对流层顶气压与高空温度变化关系密切,对流层中上层(平流层下部)平均温度升高(降低),有利于热带对流层顶气压降低;相对于同纬度其他地区,青藏高原对流层顶气压与对流层中上层平均温度的关系更密切。3)1979—2014年青藏高原和同纬度其他地区各季节的热带对流层顶气压均呈现出不同程度的下降趋势,冬春季下降趋势更加显著;青藏高原各季节对流层中上层增温和平流层下部降温的幅度均超过同纬度其他地区,导致其热带对流层顶气压的下降趋势比同纬度其他地区更加明显。     

夏季北半球青藏高原对流层顶气压异常变动的物理机制研究

利用NCEP/NCAR再分析月平均资料,通过构造青藏高原(下称高原)对流层顶气压指数以及选取1992年和1998年这两个高原对流层顶气压正、负异常最大值年份进行对比分析,研究了北半球夏季高原对流层顶气压异常变动的物理机制。结果表明：(1)高原对流层顶气压异常变动与平流层和对流层气温及位势高度异常有密切联系,同时,与地表...     

2001年春季临安地区对流层臭氧异常增加的一次过程分析

2001年春季在临安(30.30°N,119.75°E)进行的臭氧垂直探测发现,从3月25到31日有一次明显的臭氧异常增加过程,其中尤以29日和30日对流层上层的臭氧异常增加最具代表性.结合分析地面及高空气象要素演变和高空位势涡度的变化表明,这是一次显著的平流层空气由上向下穿过对流层顶深入对流层的下传过程,此平流层对流层交换过程与冷空气南下的天气过程和副热带急流、极锋急流移动造成的辐合下沉运动有着密切的联系.     

近40年中国高空温度变化的初步分析

为了了解高空气温的长期变化趋势,利用中国28个高空探空站1961—2000年间地面至高空10hPa的温度资料进行了统计分析,结果表明:从地面到高空200hPa最冷在1月,最热在7月;但是在最冷的100hPa层以上,其气温年变化位相相反,即1月最热,8月最冷;50hPa层以上温度的年变化不大。近40余年来,年平均气温变化趋势自地面至700hPa,绝大部分地区温度上升,尤其是地面增温最为显著,而西南地区有降温趋势;对流层上层至50hPa的平流层的温度在降低,尤其是50hPa降温最为显著。北半球的较强火山喷发对中国32°N以南的低纬与32°N以北的中高纬地区高空温度的影响不同。火山喷发后,低纬地区平流层第1~26个月温度均有不同程度增温,其中在第7~8个月增温最明显;在对流层以下,第6~11个月、第16~27个月出现2次明显降温时段,第1次降温最明显。中高纬地区平流层在第1~16个月、第20~29个月出现2段增温,第1段增温时间跨度长、强度大,第17~19个月出现了降温。在对流层以下第2~5个月、第14~18个月、第21~30个月出现3次明显降温时段,第3次降温持续时间长,整体降温强度较大。     

台北高空气象要素年变化特征分析

本文利用1991－1995年台北高空气候资料年报表分析了该地区平流层下部的高度、温度和风的年变化特征，另外还分析了台北站对流层顶的高度、温度和风等气象要素，指出台北高空对流层顶的高度变化呈双峰双谷型，温度与之有反相关关系；台北平流层下部的高度变化则为一峰一谷型。     

青藏高原上空H2O和CH4的分布和变化趋势分析

采用UARS卫星1993—2004年卤素掩星试验的观测资料(HALOE),分析了青藏高原(下称高原)上空大气中H2O和CH4的分布和季节变化,也与同纬度其它地区作对比,找出它们的差异,并分析了H2O和CH4的多年变化趋势。结果表明:高原上空H2O混合比在对流层上层随高度迅速减少,在对流层顶和平流层底达到极小值,平流层里水汽混合比随高度增加。高原上空CH4混合比从140 hPa直至1 hPa随高度递减。在对流层上部和平流层下部H2O和CH4混合比季节差异最明显。高原上空H2O和CH4混合比与同纬度带其它地区相比有不少差异,这种差异在对流层上部和平流层下部更明显。分析还表明:高原上空对流层上部和平流层下部H2O和CH4的分布明显受到高原热力作用引起的垂直运动的影响,高原区域是平流层和对流层交换的活跃区。平流层中上层H2O和CH4的关系很密切,其原因主要是在平流层中上层CH4很容易被氧化成H2O。趋势分析表明,在对流层顶附近,水汽在1993—2004年呈下降趋势,而CH4在1998年以前和2001年以后也呈下降趋势;平流层中层1993—2000年H2O混合比呈增加趋势,CH4呈下降趋势,2000—2004年H2O混合比呈下降趋势,而CH4呈增加趋势。     

辽宁地区第一对流层顶高度变化特征分析

本文利用趋势分析、突变分析以及小波分析等方法对近42 a辽宁南部（大连）和北部（沈阳）第一对流层顶高度变化特征进行分析和比较,结果表明：近42 a,辽宁第一对流层顶高度除冬季以外其它三季和年呈下降趋势,南部地区的降幅明显大于北部;多年均值的年变化表现为在夏季最高、春秋季次之、冬季最低,各个季节南部高度值普遍高于北部;年际变化幅度在夏季最大,除冬季外,南部大于北部;发生气候突变的时段基本上都在1970年代中期前后;周期变化特征时空差异较大。     

近60年中国探空观测气温变化趋势及不确定性研究

基于118站探空资料研究了近60年中国850—100 hPa气温变化趋势及季节和区域特征,并通过与1979—2017年卫星微波气温的对比研究了中国探空气温均一化的不确定性。研究表明,1958—2017年中国平均对流层气温呈上升趋势,300 hPa升温最为显著,平流层下层（100 hPa）为降温趋势。冬季对流层上层升温趋势和夏季平流层下层降温趋势较强。1979—2017年较整个时段对流层升温趋势较强,平流层下层降温趋势较弱。青藏高原和西北地区对流层上层升温趋势较强。通过与卫星微波气温和邻近探空站探空气温的对比以及均一化前后日夜气温差值检测出中国探空均一化气温仍残存非均一性问题。由于参照序列的局限性,均一化未能完全去除21世纪最初10年中国探空系统变化造成的对流层中、上层至平流层下层气温系统性下降的影响,导致中国对流层上层升温趋势被低估和平流层下层降温趋势被高估。未来可通过参考卫星微波气温和邻近探空站序列调整非均一性订正顺序并增加合理性检验等方法改进中国探空气温均一化方案。