平流层对于天气之影响

二十世纪开始时,在气象学中向不知有所谓平流层也者。其後自法人Teisserenc de Bort及德人Assmann几在同时发现,在雏地面十公里以上,为一与下层构造不同之气层,名之谓为平流层。此名成立虽已多年,然世人知者绝鲜,终不出气象学界之范围。自前数年各     

平流层大气中臭氧的奥秘

众所周知,要是在我们这个生机勃勃的地球上没有氧气,那么地球就会象月球一样死寂。然而,在离地面约10—50公里之间的平流层大气中,存在着一种叫臭氧的微量气体,虽然它有个“臭”名,但是它却默默地守护着地球上的芸芸众生。 与氧气(O_2)不同,臭氧是带有刺激性气味的气体,其分子由三个氧原子组成(O_3),它在大气中的含量控体积算不足二百万分之一。若把所有的臭氧集中起来,均匀地覆盖在地球表面,其厚度也只有2.8毫米。臭氧含量尽管很少,但正是大气中如此稀薄的臭氧,保护着人类及其它生物免遭太阳光辐射中有害的紫外线杀伤。当太阳光透过平流层时,臭氧全部吸收了对生物极有害的强烈的远紫外线(波长小于0.29微米),它还吸收了大部分有害的中紫外线(波长为0.29—0.32微米)。近紫外线(波长为0.32—0.40微米)则能穿过平流层而到达地面,但它对人体并无损害。     

平流层臭氧季节变化的动力和光化学作用之比较

1992年到2005年的HALOE资料显示, 在臭氧光化损耗中, ClOx 和NOx 的贡献大小和作用位置有所差异。SOCRATES3模式模拟表明, 两半球夏季高纬极区的臭氧减少, 主要是NOx的化学贡献; 北极春季和南极冬季副极地臭氧的变化, 主要是动力输送引起。南、北极春季臭氧减少的化学机制也有所不同, 南极春季的臭氧耗损包括极区内ClOx 的异相化学作用和副极区NOx的化学作用; 北极春季的臭氧耗损主要以NOx 和ClOx 的气相化学作用为主, 其中NOx 的作用更大。动力和光化学在臭氧变化中的贡献表明, 整个中低平流层及低纬平流层高层的动力输送贡献可达到45%, 而高纬平流层中上层, 化学作用贡献在65%以上。     

中平流层环流转型日期气候及异常特征

利用NCEP/NCAR北半球1958—1997年40a中平流层（10～70 hPa）逐日位势高度场再分析资料,计算出其余弦球函数～YC20的系数A20。根据A20稳定由负转正的日期,确定了中平流层各层环流由气旋型转换为反气旋型的日期。结果表明：1）由冬入夏,20 hPa环流最先由气旋型转换为反气旋型,平均为4月24日;6月17日向下传播到70hPa,历时54d,此时整个中平流层进入盛夏。2）50、70hPa环流转型日期具有明显的年代际变化特征。分析表明,50、70hPa环流转型日期与低纬平流层纬向风准两年振荡存在显著正相关关系。     

北极平流层的臭氧

南极平流层下部在南半球的春季(9-10月)臭氧含量出现了显著的减少,这一现象(Ogone hole)——臭氧洞在1987年秋季引起了人们的特别关注.由于准两年振荡(QBO)等原因,1988年没有出现太明显     

1979～2011年间平流层温度及平流层水汽的演变趋势

利用ERA-Interim再分析资料,研究1979~2011年间平流层温度与平流层水汽的时空演变趋势。结果表明,平流层纬向平均温度场和平流层水汽的分布随高度、纬度、季节的变化而变化,且二者密切相关,互相影响。过去33a间在热带地区平流层温度均呈上升趋势,在南北半球,温度在平流层中下层呈下降趋势,而在平流层上层呈增温趋势。平流层水汽在不同层次、不同纬度带均呈增加趋势。平流层纬向温度在南北两半球的下降趋势与平流层水汽含量的增加趋势,进一步验证了全球气候正在变暖的事实。      

平流层爆发性增温过程中臭氧的垂直分布特征

利用ECMWF资料分析了平流层爆发性增温 (SSW) 过程中臭氧体积混合比的垂直分布的变化, 结果表明: 平流层爆发性增温过程中臭氧体积混合比增大, 而其极大值大多数形成在增温盛期。同时臭氧体积混合比的高值区在爆发性增温过程中随高度发生一定的变化, 据此对其变化分为两类: (1) 下传型: 在增温初期臭氧体积混合的高值区随高度下传至一定高度, 在增温盛期形成极大值然后随高度抬升到大致增温前的高度。 (2) 增厚型: 在增温过程中臭氧体积混合比的高值区厚度增加, 同时附近区域的臭氧体积混合比也增大, 而且在增温前臭氧体积混合比高值区在高度上没有多大变化, 增温开始后有所抬升。平流层爆发性增温过程中臭氧高值区随高度变化的这两种类型, 是由于平流层爆发性增温期间剩余环流对臭氧输送的结果。臭氧变化的下传型是由于在爆发性增温前剩余环流存在着中纬度向极地的明显输送, 并且伴随着极地强烈的下沉运动, 这就使得中纬度输送来的臭氧向下输送, 因此出现了臭氧高值区的下传; 而臭氧变化的增厚型是由于在爆发性增温期间剩余环流不但有中纬度向极地的输送, 而且在极地附近5 hPa高度处出现了上下两支输送气流, 向上的输送气流使中纬度输送来的臭氧向上输送, 而向下的输送气流使中纬度输送来的臭氧向下输送, 进而使增温期间极地附近的臭氧的高值区增厚。同时分析还表明: 平流层爆发性增温过程中中纬度臭氧体积混合比减少。     

近年来平流层环流研究动向

近年来,气象火箭和气象卫星探测为平流层环流的研究提供了有利条件。目前平流层研究的动向有从低层扩展至高层,从半球范围扩大到全球范围的趋势,此外,还有人开始进行平流层大气环流的数值模拟试验,摸索平流层的数值预报方法。本文对近年来国外研究的动向作一简要介绍。     

气候变化与平流层的作用

一九六○年年底,列宁格勒中央地球物理研究所 K.Ya.Kondratyev 和列宁格勒大学的 G.A.Nikolsky 利用气球携带观测仪器,在平流层内进行了太阳常数的观测。而且考虑以一百年做为单位时间尺度,发现太阳常数有1—2％的变化。但是,一九七○年依靠卫星在大气圈外进行的太阳观测,了解到太阳常数的变化不过是几百分之一。     

平流层与中间层动力气象学

此书是美国气象学会气象丛书第十五卷,华盛顿大学大气科学系教授J·R·霍尔顿(Holton)著,1975年8月波土顿出版。内容有探测基础、动力模式的发展、平流层和中间层的斜压不稳定、受迫波动和波—带流动的相互作用以及平流层与中间层大气环流数值模式的建立。     

平流层资料的数据库管理

平流层气象资料,对于许多学科和科技领域,诸如:大型环流形势预报,中长期季节预报,数值预报以及宇航、航空、制导飞行、电磁传播甚至核爆效应控制都具有重要参考价值。当前已引起国内外有关部门和专家的高度重视。 平流层气象资料是全球范围的地理网格点资料。它具有数据量大,时间性强,运算分析的技术难度较高等特点。比如:从1955年到1984年30年内仅30hPa的平流层资料就有一亿八千万组以上的数据。要对如此庞大的数据群进行逐个检索、分析、增改、     

对流层和平流层温度中ENSO信号的多种资料比较

本文利用1980～1999年卫星资料Microwave Sounding Unit (MSU)和5种再分析资料(ERA40、JRA25、NCEP1、NCEP2、MERRA),分析了北半球冬季全球对流层中层和平流层低层温度变化中的ENSO信号,讨论了ENSO暖冷位相时温度异常的对称性和非对称性,并以MSU卫星资料为标准,...     

用平流层气球探测飓风形成

美国与法国科学家联合用大型、专门的平流层气球在非洲和大西洋地区施放了约300套新探测仪器。这些仪器由NCAR的研究与技术人员研制,能收集到飓风发展关键区未来一个月的详细资料。2006年8月28日在尼日尔的Zinder气球首次升空,携带这种称为飘移式探空仪(driftsonde)的探测装备。8月下旬在Zinder施放了7套以上飘移式探空仪,此时为热带大西洋飓风生成高峰期。热带大西洋东部位于美国的“Hurricane Hunter”探测飞机的航程之外,预报员很难确定哪些天气系统会发展成为飓风。获得的driftsonde资料将有助于确定飓风盛衰的天气条件。每个气球在…     

平流层爆发性增温及其影响研究进展

平流层爆发性增温(stratospheric sudden warming,SSW)是冬季平流层大气环流结构的一种突变现象,在短时间内平流层中高纬度的温度、风和极涡都会发生剧烈变化。因此,SSW也就成为平流层大气环流及其变化研究的重要方面之一。在强SSW期间,高纬地区温度急剧升高,西风被东风取代,极涡几乎全部崩溃。SSW极大地影响着北半球对流层大气,甚至整个中高层大气,包括对平流层乃至中层大气微量气体分布的重要影响。随着临近空间飞行平台的研究应用,以及由此而提出的临近空间环境条件的保障问题,作为临近空间重要组成部分的平流层环流变化将更加引起人们的关注。本文就SSW的特征、发生机制、对上下层相互作用的重要影响,以及SSW与准两年振荡、ENSO等的密切关系和SSW的数值模拟等方面的研究工作,进行了回顾和总结。     

平流层大气臭氧含量变化特征

利用卫星观测臭氧总含量TOMS(第7版)资料,分析了平流层臭氧含量的变化特征,结果表明,全球臭氧总含量呈下降趋势,准两年振荡是臭氧变化中除年周期外的最显著的变化周期.     

近年平流层气溶胶模式研究综述

平流层气溶胶在全球大气的辐射与化学平衡中起着重要作用,对全球气候变化有着重要的影响。数值模拟研究是研究平流层气溶胶浓度、粒径分布及其化学组成的重要手段之一。回顾了平流层气溶胶模式的发展历程,并对现今研究中较有代表性的5种模式进行了比较,着重考察了模拟结果在OCS、SO2分布情况等方面与实测数据的相符程度。结果发现5种模式均可再现平流层气溶胶和它的主要前体气体分布的大部分特征,但同时也都存在各自的局限。最后展望了平流层气溶胶模式未来的发展方向以及需要改进的问题。     

平流层大气臭氧含量变化特征

利用卫星观测臭氧总含量TOMS（第7版）资料，分析了平流层臭氧含量的变化特征，结果表明，全球臭氧总含量呈下降趋势，准两年振荡是臭氧变化中除年周期外的最显著的变化周期。