利用卫星资料分析对流层臭氧柱总量分布特征及其可能的原因

利用卫星资料计算得到的对流层臭氧柱总量数据分析了近20年来全球对流层臭氧柱总量的全球分布特征，并对我国对流层臭氧的季节变化做了研究。利用对流层污染测量仪（MOPITT）的CO和全球臭氧监测仪（GOME）和大气制图扫描成像吸收光谱仪（SCIAMACHY）的NO₂数据分析了关于对流层臭氧的分布特征及其原因。得出中高纬度地区对流层臭氧浓度存在规律的年内变化，对流层臭氧高浓度值的分布及变化与人类活动有密切关切。     

冷锋天气大气边界层内臭氧及 氮氧化物的观测研究

利用北京325 m气象塔作为高空平台,于1997年10月观测到一次冷锋过程大气边界层内O3及NOx体积分数的变化,研究了O3及NOx体积分数与气象要素之间的关系,着重讨论了冷锋过境前后O3及NOx的体积分数变化及其与输送过程的关系。研究表明:北京大气边界层中下层存在明显的O3体积分数垂直梯度,O3的垂直输送与风速及温度梯度密切相关。冷锋过程有利于高层O3向低层输送,使O3体积分数垂直梯度明显减小,并使NOx体积分数显著降低。     

两次强对流背景下的对流层向平流层输送特征模拟与分析?

为了研究强对流及其背景大尺度天气系统在对流层向平流层输送(TST)过程的作用,分别对发生在低纬度和中纬度的两次强对流天气过程进行了模拟。对于发生在广西及其附近地区的低纬度强对流天气来说,云顶温度较低,强对流所带来的直接TST输送约占总输送数的18%,强对流所在的天气尺度或大尺度的系统造成的输送约占总输送数的82%。对于发生在河北及其附近地区的中纬度强对流来说,云顶温度略高,强对流所带来的直接TST输送约占总输送数的0.17%,强对流所在的天气尺度或大尺度的系统过程造成的输送约占总输送数的99.83%。从输送到平流层以后粒子的移动方向来看,这两次过程强对流引起的直接输送都向西南方向移动,而天气尺度或大尺度系统引起的输送都向偏东方向移动。总的来说,强对流所在的背景天气尺度或大尺度的系统所引起的TST都远大于强对流的直接输送。天气尺度或大尺度的系统引起的输送一般发生在强对流发生的2天后,在强对流发生8~9天后达到最大值。     

热带夏季风场与对流场季节内振荡传播模比较

利用1979-2007年卫星观测日平均OLR资料以及NCEP/DOE第2套再分析资料中的风场资料,采用有限区域波一频分析、合成分析等方法,分析对比对流层高、低层风场与对流场所表征的热带北半球夏季季节内振荡(BSISO)各种传播模态谱分布气候特征及其年际异常。结果表明:各要素反映的BSISO各种模态的气候特征及其年际变化存在一定差异,总体而言对流层低层风(850hPa纬向风或经向风)与对流比较一致。850hPa经向风(纬向风)所反映的纬向(经向)传播BSISO谱分布气候特征与对流情况最相似。在ENSO发展年,850hPa经向风反映的赤道东传波加强趋势与对流较为一致;850hPa纬向风、经向风反映的北传波变化趋势都与对流相似。在ENSO衰减年,850hPa纬向风(经向风)反映的赤道东传波(赤道外西传波)减弱趋势与对流较为一致;对流以及850hPa经向风、200hPa纬向风和200hPa经向风4种要素都能体现南海及周边地区北传波明显减弱这一特征。对流和850hPa纬向风所反映的北传波与印度洋偶极子模态之间关系一致。     

对流层顶折叠检测新方法及其在中纬度 灾害性天气预报中的应用

对流层顶折叠是中纬度地区对流层上层—平流层下层区域(简称UT/LS)内的一个重要的大气现象,它与气旋生、暴雨强对流触发以及降水增幅密切相关。由于这些天气条件下的大气状况异常复杂,因此目前国际上普遍采用的基于干大气条件的对流层顶折叠检测方法存在很大局限性。本文在借鉴已有的卫星资料和数值预报相结合的模式识别法的基础上,通过统计分析的方法建立了高层大气水汽与广义湿位涡、臭氧浓度的关系以及对流层顶折叠与高空急流的位置关系,同时考虑了动力对流层顶高度在判识过程中的辅助作用,建立了一套基于FY-2E静止气象卫星遥感数据的,适用于与暴雨强对流有关的对流层顶折叠动态监测新方法。在利用FY-3A和FY-3B反演的臭氧总量、臭氧垂直廓线以及ECMWF Interim资料计算的位涡等资料对算法进行精度验证的基础上,将该方法在2012年7月21日北京特大暴雨天气过程以及2013年5月14~17日华南大暴雨天气过程的监测和分析上进行了应用,并取得了较好的效果。从应用效果看,本文提出的这种对流层顶折叠识别方法是合理可行的,并具有一定的应用价值,可为中纬度地区暴雨强对流天气的监测和预警提供参考指标。     

太阳紫外线辐射及其生物效应

紫外（UV）辐射在太阳幅射光谱中的谱区范围是在100－400nm间，其能量仅占太阳辐射总量的8％，按照不同波长线所起的生物作用，可分为三部分，紫外线A段（UV－A），波长320－400nm，约占太阳辐射总量的6％，这部分生物作用较弱，主要是色素沉着作用，紫外线B段（UV-B），波长290－320nm，约占太阳辐射总量的1．5％，此段对人体影响较大，主要作用是抗佝偻病和红斑作用，是引起民皮肤癌，白内障，免疫系统能力下降的主要原因之一，紫外线C段（UV－C），波长100－290nm，约占太阳辐射总量的0．5％，由于几乎完全被臭氧层吸收而不能达到地面，以人工发生的紫外线灯进行实验，这段紫外线具有最大杀菌力，对机体细胞也有强烈的刺激破坏作用。     

东北亚和北半球冬季高空切断冷涡与中国极端低温事件的联系

利用美国国家环境预测中心/国家大气研究中心再分析资料和美国气候预测中心冬季逐日温度资料,通过机器自动识别和目视相结合的方法,研究了北半球冬季500 hPa冷涡分布特征,并基于信息流因果论方法,揭示了东北亚冷涡活动与北半球其他活动区冷涡以及中国冬季极端低温事件的联系。根据冷涡活动天数随经度的变化,划分了4个活动频繁区,发现北半球冬季冷涡活动频率从大到小分别为大西洋-欧洲区（37.7%）、北太平洋区（22.35%）、东北亚区（20.95%）和北美-格陵兰区（13.77%）。北美-格陵兰区冷涡平均中心强度最强（493 dagpm）,大西洋-欧洲区最弱（514 dagpm）。年际尺度上,东北亚区冷涡活动具有相对独立性,只有1月北美-格陵兰区冷涡活动天数变化在一定程度上是2月东北亚冷涡活动天数变化的原因。冷涡强年的动力学特征分析表明,东北亚区和北美-格陵兰区冷涡与北大西洋涛动正位相密切相联,北太平洋区冷涡则与北太平洋涛动正位相有联系,大西洋-欧洲区冷涡则对应北大西洋涛动和北太平洋涛动负位相。东北亚冷涡与中国极端低温联系密切,通过聚类分析界定了4类极端低温事件,发现东北-华北类、北方类和中东部类极端低温事件发生时都伴随着很强的东北亚冷涡活动。      

A Comparison of Polar Vortex Response to Pacific and Indian Ocean Warming

During recent decades,the tropical Indo-Pacific Ocean has become increasingly warmer.Meanwhile,both the northern and southern hemispheric polar vortices(NPV and SPV)have exhibited a deepening trend in boreal winter.Although previous studies have revealed that the tropical Indian Ocean warming(IOW)favors an intensifying NPV and a weakening SPV,how the tropical Pacific Ocean warming(POW) influences the NPV and SPV remains unclear.In this study,a comparative analysis has been conducted through ensemble atmospheric general circulation model(AGCM)experiments.The results show that,for the Northern Hemisphere,the two warmings exerted opposite impacts in boreal winter,in that the IOW intensified the NPV while the POW weakened the NPV.For the Southern Hemisphere,both the IOW and POW warmed the southern polar atmosphere and weakened the SPV.A diagnostic analysis based on the vorticity budget revealed that such an interhemispheric difference in influences from the IOW and POW in boreal winter was associated with different roles of transient eddy momentum flux convergence between the hemispheres.Furthermore,this difference may have been linked to different strengths of stationary wave activity between the hemispheres in boreal winter.     

A preliminary study on the relationship between Arctic Oscillation and daily SLP variance in the Northern Hemisphere during wintertime

In the present study, the authors investigated the relationship between the Arctic Oscillation (AO) and the high-frequency variability of daily sea level pressures in the Northern Hemisphere in winter (November through March), using NCEP/NCAR reanalysis datasets for the time period of 1948/49-2000/01.High-frequency signals are defined as those with timescales shorter than three weeks and measured in terms of variance, for each winter for each grid. The correlations between monthly mean AO index and high-frequency variance are conducted. A predominant feature is that several regional centers with high correlation show up in the middle to high latitudes. Significant areas include mid- to high-latitude Asia centered at Siberia, northern Europe and the middle-latitude North Atlantic east of northern Africa. Theirs trong correlations can also be confirmed by the singular value decomposition analysis of covariance between mean SLP and high-frequency variance. This indicates that the relationship of AO with daily Sea Level Pressure (SLP) is confined to some specific regions in association with the inherent atmospheric dynamics. In middle-latitude Asia, there is a significant (at the 95% level) trend of variance of-2.26% (10yr)^-1. Another region that displays a strong trend is the northwestern Pacific with a significant rate of change of 0.80% (10 yr)^-1. If the winter of 1948/49, an apparent outlier, is excluded, a steady linear trend of 1.51% (10 yr)^-1 shows up in northern Europe. The variance probability density functions (PDFs) are found to change in association with different AO phases. The changes corresponding to high and low AO phases, however, are asymmetric in these regions. Some regions such as northern Europe display much stronger changes in high AO years, whereas some other regions such as Siberia show a stronger connection to low AO conditions. These features are supported by ECMWF reanalysis data. However, the dynamical mechanisms involved in the AO-high frequency SLP variance connection have not been well understood,and this needs further study.     

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。