对流层与下平流层大气重力波的气候及差异特征研究——以太原为例

大气重力波对全球大气的动力、热力结构具有重要影响,研究重力波参数气候特征是研制全球大气模式中重力波参数化的一个重要环节,通过引入重力波的影响,有利于提高大气模式的预报能力。本文利用2014-2017年太原地区(112.55°E,37.78°N)高垂直分辨率探空资料,对其对流层(2～9 km)、下平流层(17～24 km)大气重力波参数的气候特征及其之间差异特征进行研究。结果表明:(1)在1-12月,相对于对流层,下平流层的平均重力波水平波长、周期、固有相速、能量上传百分比均偏大,垂直波长均偏小,但群速在2月、5-9月偏大,其他月份偏小;(2)对流层与下平流层之间的重力波参数偏差、绝对差较大,相关性弱;(3)对流层、下平流层的重力波参数及其之间的偏差,在不同区间范围内的占有率分布特征存在明显差异;通过研究太原地区上空对流层、下平流层大气重力波参数的气候及其之间差异特征,进一步补充了中国区域的大气重力波参数气候特征,有利于研制更适合中国区域数值预报模式的重力波参数化方案。     

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。     

平流层气溶胶与多种微量气体以及温度的关系

本文采用卤素掩星试验(Halogen Occultation Experiment,HALOE)资料探讨了火山活动相对平静期平流层气溶胶与O3、H2O、HC1、NOx、CH4、HF等微量气体以及温度的关系.滞后相关分析显示气溶胶与微量气体和温度有显著关系,不同成分的相关性特征有所差异,中低纬度上空70～20 hPa高度...     

北极地区上空臭氧损失创新高

世界气象组织5日说,从去年冬季至今年3月下旬,由于大气平流层气温明显低于往年等因素,北极地区上空臭氧损失程度创新高。     

Reversal of monthly East Asian winter air temperature in 2020/21 and its predictability

在全球变暖的背景下,近年来东亚冬季气温存在复杂的季节内变化.本文研究了2020/21年东亚冬季气温的月际转折及可预测性.结果 表明,2020/21年东亚冬季气温前冬(2020年12月-2021年1月中旬)偏冷,后冬(2021年1月中旬-2月)偏暖.西伯利亚高压强度在前冬和后冬也出现转折变化.在前冬,由于2020年9月巴...     

热带印度洋增暖对南极平流层极涡的影响

过去几十年,在全球变暖的大背景下,全球大部分海洋,特别是热带印度洋,显著增暖．同时,南极平流层极涡呈现发展加深的趋势．以前的模拟结果显示,臭氧耗损的辐射冷却效应是南极极涡加深的主导因子,但模拟的臭氧耗损单独引起的南极极涡加深比实际观测到的要强．这说明有其他因子参与影响了南极极涡的趋势变化,其作用是部分抵消臭氧耗损的影响．是否热带印度洋增暖是其中的因子之一,这个问题还不清楚．利用4个大气环流模式,通过给定理想的、与观测到的强度相当的热带印度洋增暖强迫,进行集合试验,研究了这一问题．结果表明：热带印度洋增暖有利于南半球春、夏季极地平流层增暖、南极极涡减弱,于是倾向于部分抵消臭氧耗损的辐射冷却效应．这一结果能部分解释以前的模拟发现～臭氧耗损单独导致的南极极涡加深比观测到的要强．鉴于平流层变暖不利于极地平流层冰晶云的形成、遂有利于臭氧恢复,现在的结果暗示：在全球变暖的大背景下,气候系统的内部动力调整过程将有利于南极臭氧洞的恢复．     

南半球平流层大气环流的若干特点

利用欧洲中期预报中心(ECMWF)5°×5°格点场南北半球6层位势高度场资料计算分析了南半球平流层100hPa平均地转西风随纬度的分布特点、平均地转西风季节变化特点、厄尔尼诺年前后西风廓线形态差异计算分析了南半球位势高度对纬向平均的偏差,分析了超长波的分布特征.以上结果均与北半球同期计算结果作了对比比较,指出了南北半球大气环流在这几方面的异同点.     

青藏高原平流层臭氧和气溶胶的变化趋势研究

通过分析SAGEⅡ资料,发现青藏高原平流层臭氧存在递减趋势,15—50 km臭氧的变化对臭氧总量变化贡献最大,其中25—50 km和15—25 km两层的贡献大致相当。通过青藏高原和中国东部地区平流层臭氧变化的对比,清楚地看出:两地臭氧总量变化的差异主要是由于在15—25 km臭氧变化不同所致。5—7月臭氧变化趋势的情况与年平均的变化类似,两地臭氧变化的差异主要在平流层低层,即15—25 km。青藏高原平流层气溶胶面密度的时间变化序列显示:大的火山喷发对青藏高原平流层气溶胶具有重要影响,其影响可持续6年左右。从1997年至今,青藏高原18—25 km气溶胶面密度增加,最大的增长出现在23 km,每年大约增长4%—5%。而在16—17 km气溶胶的面密度出现减少趋势。与此同时,在37 km以下,青藏高原的温度出现递减的趋势,而且其递减速度比中国东部地区快;在37—50 km,温度出现增加的趋势,青藏高原的增温也比中国东部地区快。青藏高原平流层低层气溶胶的增加和温度的降低都将增强该区域非均相反应的作用。     

HALOE资料揭示的热带平流层CH4时空变化特征

中层大气微量成分的分布和变化是中层大气研究的重要问题之一,但是长期以来中层大气的资料非常少。卤素掩星试验（HALOE）对中层大气多种微量气体进行观测,形成中层大气多种微量元素的空间分布和时间演变资料组,这是对中层大气微量气体含量资料的极大补充。作者利用1992～2003年HALOE资料分析热带地区（20°S～20°N）平均的CH4的垂直分布和时间演变特征。结果表明:热带平流层CH4混合比在平流层下层有较充分的混合;热带平流层CH4混合比的季节变化明显,在平流层中上层以年循环为主,而在平流层下部以半年变化为主;热带平流层CH4混合比的年际变化主要有准2年和准5年振荡。       

臭氧卫星遥感六十年进展

臭氧已成为中国继PM_2.5之后多地的首要污染物,臭氧污染防治是中国“十四五”及未来大气污染防治的重点。本文回顾了近60年来国内外臭氧卫星观测方面的主要进展,包括卫星探测载荷和臭氧相关的反演应用技术等,分为3个阶段总结了卫星载荷天底、临边和掩星3种探测方式的发展历程。臭氧卫星遥感反演算法和监测应用也随着载荷的发展在不断更新,本文重点介绍了臭氧柱总量和垂直廓线卫星遥感反演算法、近地面臭氧及其前体物观测、平流层臭氧入侵观测和区域传输、臭氧卫星观测数据的精度验证等方面的重要进展。对比国际臭氧卫星遥感监测,中国臭氧监测卫星发展滞后,虽然国家民用空间基础设施规划中陆续发射的高光谱观测卫星、大气环境监测卫星具有初步的臭氧监测能力,但在卫星载荷在功能、性能等方面还有不小差距,比如空间分辨率、信噪比等方面。在算法反演和监测应用方面,目前臭氧柱总量反演精度较高,还存在对流层中低层和近地面臭氧浓度反演精度不够,臭氧污染评估及成因分析不足,如近地面臭氧污染迁移转化过程、平流层臭氧侵入识别分析等问题,是下一步要重点关注的方向。