平流层和中层大气研究的进展

平流层和中层大气研究是20世纪70年代以来持续得到大气科学界和日地物理界共同关注的研究前沿.中国科学界在文化大革命结束后立即抓住这一前沿作为发展重点之一.20多年来,中国科学院大气物理研究所等单位较为系统地开展了这一方向的研究,并在一些方面进行了前沿性的工作.作者着重介绍以下几方面的进展:(1)平流层和中层大气探测设施与探测方法;(2)大气臭氧、平流层气溶胶的监测与分析;(3)行星波在中层大气环流与大气臭氧分布中的作用;(4)重力波在中层大气的传播特征与作用;(5)平流层-对流层交换的动力物理与化学问题.     

中层大气臭氧的全日盘掩日测量

本文研究了日盘张角对掩日测量的影响,引进了日盘光辐射空间变化特性这一先验信息,提出了从全日盘掩日测量反演中层大气臭氧含量的新方法.数值模拟试验指出,这一方法可以满意地给出25—65km高度范围内大气臭氧的垂直分布。当测量吸收比的均方根噪声为0.01时,其反演误差小于10％.利用这一方法,可以大大简化探测系统、降低测量对遥感平台的要求.     

影响青藏高原植被生理过程与大气CO2浓度及气候变化的相互作用

利用一陆面过程模式,初步模拟研究了青藏高原夏季风盛行期植被生理过程与大气CO2浓度及气候变化的相互作用。结果表明,气候以及大气CO2浓度变化对青藏高原地区的植被生理过程有较明显的影响,高温、高温和高CO2浓度将加强高原植被的光合作用和呼吸作用,有利于植被生长。高原植被也可通过生理过程,产生净CO2呼收,降低大气CO2含量,起到调整温室效应的作用,从而影响全球气候变化;当气温升高、大气CO2增加时,这种作用更加有效。青藏高原地区大气CO2浓度加倍,对高原地区气候的直接影响不明显。植被的存在也会影响区域气候变化,并可通过改变高原热源,进而影响高原及其周边地区气候变化。文中还归纳出了植被生理与气候相互作用的简单概念模型。     

大气CO2浓度增加与植物干物质含量的关系

本研究自始至终测定了在若干不同CO2浓度增加实验中的6种陆生植物和2种水生植物的群重和干重，还从文献中摘录了另外18种植物的鲜、干重资料。一般说来，CO2浓度增加对植物干物质含量百分比几乎没有影响，除在有利于叶子中淀粉积累的情况下，那么它导致干物质含量百分比的增加。     

CO2浓度增加对我国气候变化趋势的影响

本文通过分析较为均匀地散布在我国不同气候区域内的42个测站1881－1980年间气温、降水序列指出，过去一百年中，我国年平均气温第一主成分的长期趋势与北半球年平均气温长期趋势十分一致。按照过去一百年中我国各地气温变化长期趋势与北半球平均气温长期趋势的相互对比关系推算,在全球CO2浓度加倍时，我国大部分地区的年平均气温可望升高5℃以上。对热量平衡方程和温度、湿度经验关系的分析还表明，平均气温每升高1℃，我国华北、西北地区的蒸发量将增加10％以上。因此，CO2浓度的增加，势必将使我国干旱、半干旱地区的缺水状况更趋严重。     

中层大气行星波在臭氧的季节和年际变化中输运作用的数值研究：Ⅱ.波流…

本文利用一个３４层球坐标波－波相互耦合原始方程谱模式，从拉格朗日平均环流的观点出发讨论了非常定流下行星波对Ｏ３的输运作用。计算结果表明：该耦合模式能较好地模拟中层大气纬向平均流场及准定常行星波的基本变化特征。     

全球大气CO2浓度变化特点简析

研究表明，全球CO2浓度变化有二大特点，一是北半球具有明显的季节变化，而南半球由于各纬度上的浓度变化很小，没有明显的季节变化。二是两个半球又有一个相同的特点，那就是都有较大的逐年增高的趋势，各地的平均年增长率在1．4至1．7ppmv/a之间。南北两半球相比，北半球的年平均浓度要高出4ppmv，年平均增长率也要略高一些。研究表明，大气CO2浓度的变化还具有10年左右的周期，而且与厄尔尼诺年的关系比较密切。     

武汉中层大气温度特性的激光雷达观测研究

报道了升级改造后的WIPM瑞利散射激光雷达的技术状况,并通过与CIRA86标准大气模式和UARS卫星探测的比较,考察了其中层大气温度探测性能. 基于2002年至2003年激光雷达的系统观测数据,给出了武汉上空中层大气温度分布的年平均特性及在各种时间尺度下的变化规律,分析了标准大气模式在描述中层大气温度分布平均特性和变化规律上的局限.     

利用HALOE资料分析中层大气中水汽和甲烷的分布特征

利用1991年12月至2004年5月的HALOE资料，分析了中层大气中微量气体水汽和甲烷的垂直和水平分布特征。垂直分布特征是:水汽混合比在对流层顶和平流层底达到极小值（此极小值区被称为湿层顶），平流层里水汽混合比随高度增加，在平流层上层和中间层低层混合比出现明显的扰动，在中间层顶再次达到极小值，向上混合比又随高度增加。甲烷混合比从100 hPa附近向上混合比一直减少。经向分布特征主要表现为:平流层中下层水汽混合比低值区在热带地区上拱，水汽混合比自低纬向高纬递增；而该气层甲烷混合比则是高值区在热带地区上拱，甲烷混合比自低纬向高纬递减。在低平流层副热带20°S～30°S（20°N～30°N）附近二者混合比水平梯度相对偏大。平流层中上层二者等值线在北半球夏季变成双峰形势，北半球冬季仍是单峰形势。中间层二者都主要表现为冬、夏季分布形势相反。在北半球夏季30°N，平流层中下层水汽和甲烷混合比纬向梯度很小，对流层上层以及中间层二者混合比纬向梯度明显。     

大气中CO2浓度与我国季风气候区域气温的相关分析

通过对CO2浓度与我国东亚季风区域的相关分析可知，CO2浓度的增加与我国中温带、暖温带、北亚热带、南亚热带、边缘热带的平均气温、1月平均气温、1月平均最低气温呈显著正相关，是导致这些区域增温的主要因素之一；7月增温效应以北亚热带为界，北亚热带以北地区相关不显著，以南地区呈显著正相关。     

气象科技动态

人为臭氧的生成会使农业减产美国麻省理工大学一项新奇的研究表明,化石燃料的广泛使用会导致臭氧浓度的增加,从而给全球植被带来损害,并造成严重的经济损失。研究显示,温度和二氧化碳的增加可能有益于植被的生长,特别是在北半球温带地区。但是,这可能无法平衡臭氧增加带来的危害,对于农作物更是如此。研究结果表明,到2100年,臭氧浓度增加将使全球农作物的生产值减少10%~20%。而这种损失在北半球温带地区表现地更加明显。相比之下,臭氧对热带地区农业的危害则较小。科学家们估计,如果这项研究属实,未来美国和中国都需要进口粮食。(中国气象报…     

近50a陕西省冬季气候变化特征及其与北半球大气环流的关系

通过对陕西省近50a来冬季气温和降水资料的分析，研究了陕西省冬季气候变化特征，同时分析了气象要素变化与北半球大气环流异常的关系，指出：陕西省冬季降水量在70年代末80年代初开始持续偏少，尤其是在90年代，但是减少的趋势不显著；冬季气温从1975年开始具有显著的上升趋势，90年代气温持续偏高。降水减少和气温升高是陕西省近半个世纪以来气候变化的主要特征，这些特征与北半球大气环流的变化有密切的关系。     

利用树轮δ13C重建大气CO2浓度序列

目前 ,关于大气ＣＯ2 浓度的研究是科学界所热衷的问题 ,而树轮中碳同位素能反映树木生长时大气中的ＣＯ2 浓度 ,因此用测定树轮中碳同位素组成的方法已成为对大气ＣＯ2 进行研究的重要手段[1,2 ]。众所周知 ,自工业革命以来 ,大气ＣＯ2 浓度迅速增加 ,相应的δ13Ｃ减小 ,其主要原因是由于化石燃料的大量燃烧向大气中排放了大量的ＣＯ2 所致。大气ＣＯ2 浓度的增加必然对树木的生长产生影响 ,树轮中的δ13Ｃ很好地记录了ＣＯ2 浓度的增加趋势。本文利用采自于我国西天目山的柳杉树轮δ13Ｃ序列 ,通过分析其变化趋势 ,重建了近百年来的大气Ｃ…     

SO2与CO2反向气候效应的模拟

ＳＯ２构成的去凝结核会增加行星反照率，因此可使行星变冷。这种效应可抵消由温室气体增加造成的全球增暖。在二维模式中详细论述了矿物燃料燃烧与影响云反照率的ＳＯ２的关系以便计算气候效应。尽管我们在硫酸盐气溶胶和大气源汇方面的知识存在很大缺陷，还是有可能得出一般性结论。按保守算法，结果表明由于ＳＯ２排放导致的变冷作用目前能抵消ＣＯ２增温效应的５０％，模式预测出自１９８０年以来有一个强大的增温趋势，仅１９８     

大气中O3和CO2增加对大豆复合影响的试验研究

利用OTC-1型开顶式气室,对大豆"中黄14"进行了长时期不同O3和CO2处理的接触试验,模拟研究CO2和O3浓度倍增及其交互作用对大豆发育期、黄叶率和绿叶率、根瘤、生物量及其分配、产量结构、籽粒品质及叶片膜保护系统的影响,结果表明:单独O3浓度倍增,发育期明显提前;生物量最多可减少近一半,产量最多减产60%以上;粗蛋白含量增加6.2%,粗脂肪含量降低7.6%;叶片脂膜过氧化加剧.单独CO2浓度倍增,开花后发育期有所延迟;对生物量及产量有明显的正效应,成熟时总生物量和籽粒产量分别比T5增加21.0%和20.3%;粗蛋白和粗脂肪含量分别下降3.3%和1.6%;结荚前叶片脂膜过氧化反应减轻.CO2和O3持续倍增和逐渐达到倍增交互作用处理,在生物量、产量方面表现为CO2的影响大于O3,在叶片膜保护系统方面表现为O3的影响大于CO2,粗蛋白含量下降,粗脂肪含量上升,叶片脂质过氧化加剧.熏气处理均可造成:黄叶率上升,绿叶率下降,凋落物增加,且单独O3浓度倍增的处理最明显,通气仅10天黄叶率就高于50%;超氧化物歧化酶活性增强;气孔阻力增加,蒸腾速率下降,且单独CO2浓度倍增的处理最明显,尤其在高湿阴天,气孔阻力和蒸腾速率变化最高分别可达增加234.0%和下降58.5%.     

季风环流与大气臭氧

本文研究了从亚洲大陆流向南方的印度尼西亚-澳大利亚冬季风对大气臭氧的影响。在这种气流中形成热带典型的臭氧层,其浓度的最大值所在高度从22公里被抬升到26.5公里,在季风条件下,臭氧的总含量低于240多布逊单位(D.u.),有时降到197多布逊单位,形成低的热带臭氧距平区。现有资料说明,这种低距平对季风区居民的健康是危险的。