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大气准定常行星波异常传播及其在平流层影响东亚冬季气候中的作用 总被引：13，自引：1，他引：12
东亚季风区同时受世界上最广阔的大洋和陆地的影响,这种行星尺度的海陆热力对比以及青藏高原大地形的作用,从而产生很强的行星尺度扰动,并且这种扰动具有准定常的性质。利用再分析资料研究了准定常行星波活动的变化对东亚地区冬季气候异常的影响,主要侧重于年际和季节内时间尺度上的变化。在年际时间尺度上,冬季行星波两支波导的变化存在反相关的振荡关系,这种年际振荡一方面影响了北半球环状模的位相,另外一方面导致了东亚地区的气候异常。当有异常强的低纬波导时,一般对应有西伯利亚高压的减弱和我国东北、华北地区的增温;反之当有异常弱的低纬波导时,我国东北和华北温度则普遍偏低。研究还表明,行星波传播的年际振荡与东亚地区气候异常的关系显著地受到热带平流层准两年周期振荡（QBO）的调制,只是当QBO处于东风位相时,行星波传播的年际振荡才与东亚气候异常有显著的关系。在季节内时间尺度上,准定常行星波的变化与平流层极涡的低频变化密切相关,并且这种平流层极涡的异常通过和行星波的相互作用,可以自上而下影响到对流层的短期气候;平流层极涡异常下传对对流层大气环流有明显的影响,并且这种影响在东亚地区非常显著。由于平流层变化通常维持时间长,并且平流层极涡异常下传领先于对流层,因此这为东亚冬季短期气候异常的预报提供了一个新的预报依据。 相似文献
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海洋N2O的研究进展 总被引：1，自引：0，他引：1
N2O在大气中的浓度仅为CO2的浓度的千分之一左右,但在同等浓度的情况下温室效应却是CO2的200~300倍;它在大气层中的光化学产物会与臭氧反应,从而损耗平流层的臭氧。N2O的环境效应引起人们的关注,许多国际气候变化研究项目都把其列入重要研究内容。通过对过去40年的相关研究工作进行综合分析,阐述N2O在海洋中的分布规律和其影响因素、产生的机制、它的海气通量及其影响因素,从而揭示N2O的海洋生物地球化学循环过程以及这一过程对全球氮循环的贡献。 相似文献
3.
平流层-对流层交换研究进展 总被引：19，自引：0，他引：19
平流层与对流层之间的物质输送和混合（STE）是控制自然和人为排放的化学痕量物质对大气成分影响的一个重要过程。STE可以影响温室气体在上对流层和下平流层中的垂直分布，进而影响气候。要预报全球气候变化就必须了解平流层与对流层之间动力、化学及辐射的耦合。从 STE研究的尺度问题，热带和中纬度地区STE研究以及我国STE研究现状进行了评述。STE具有多种尺度和形式，热带外平流层由波强迫驱动的全球尺度环流，可以诊断长时间尺度的STE，它不能充分描述短时间尺度过程。热带外低平流层环流不能简单地描述为纬向平均，要正确描述痕量气体的分布必须包含纬向非对称的天气尺度过程。热带地区的滴漏管理论提供了一个新的诊断 STE框架。目前对中纬度地区对流层顶折叠和切断低压的研究是比较充分的。 相似文献
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平流层下部20 km高度附近的大气层在特定季节存在下层西风（东风）折转为上层东风（西风）,且南北风分量很小的自然现象,这种纬向风的转换层称为平流层准零风层。平流层准零风层的低风速和风向变化的特点使其成为部署平流层飞艇和高空气球等弱动力或无动力临近空间飞行器的理想环境。针对国内外平流层准零风层的研究成果,归纳总结了平流层准零风层在北半球、中国及重点区域随时间变化的特征;系统分析了热成风原理、平流层准两年振荡、平流层爆发性增温、行星波涡动通量输送、南亚高压和副热带西风急流等因素对平流层准零风层形成的影响机理和特征;对比分析了MST雷达、激光雷达、探空火箭及高空气球等探测方法在平流层准零风层探测中的优缺点和部分探测事实;归纳总结了中层大气模式和数值天气模式在平流层准零风层预报中的优缺点,明确利用数值天气模式是当前开展平流层准零风层预报与气象保障的主要途径,平流层准零风层底高、厚度等诊断方案是定量化研究平流层准零风层精细结构及演变的基础;总结了基于平流层准零风层利用的飞行器工作原理;最后对未来科学研究的重点方向进行了展望。开展平流层准零风层研究进展回顾,对今后深入研究平流层准零风层以及平流层低... 相似文献
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2007/2008年冬季平流层环流异常及平流层—对流层耦合特征 总被引：1，自引：0，他引：1
利用NCEP/NCAR再分析资料,分析了2007/2008年冬季平流层环流振荡的过程和异常特征,以及平流层—对流层的环流耦合特征。结果发现：2007/2008年冬季平流层极涡持续偏强,且极涡从12月下旬开始向东亚—大西洋地区偏心发展,同时在欧洲—地中海地区减弱向极区收缩,从而在欧亚地区的平流层高层最早形成“一脊一槽”1波型的环流形势;该平流层的环流异常信号逐步向低层传播;从平流层10 hPa向下传播到对流层中、低层需要约15~20天的时间;此时对流层500 hPa上,与平流层向下传播的信号相对应,呈现为高纬度“西高东低”和副热带“东高西低”的环流异常型,即分别对应着乌拉尔山阻塞高压、鄂霍茨克海低槽以及副热带高压异常偏强和副热带欧亚大陆中西部低槽活动频繁。这种环流异常配置即形成了有利于我国南方降雪持续的大尺度背景条件。进一步研究还发现,平流层异常信号存在由热带向极传播的趋势。2008年1月的平流层极涡振荡正异常所对应的环流异常信号可以追溯到2007年秋季10月份最早出现在热带地区的环流异常信号,该异常信号在向极传播过程中同时向东移动,2008年1月传播到极区,对应极涡振荡的正异常。说明前期平流层的异常信号及其演变,对2008年1月的气候异常具有重要指示意义。 相似文献
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利用卫星数据考察平流层传播性行星波活动特征 总被引：2，自引：0，他引：2
中层大气是大气波动盛行的区域。这些波动不仅是这里大气扰动的主要形态,伴随其传播的耗散成为作用在背景流场上的动力强迫和作用于环境物质上的湍流混合,影响到了中层大气的各个方面,尤其对一些典型环流结构的形成起着控制作用。简要地回顾了这个研究领域发展的历史。与此同时,利用美国卫星温度探测数据（SABER/TIMED温度数据）考察了平流层（20~70 km高度范围）传播性行星波活动的整体性质,给出了他们的空间分布和年变化形式。利用温度标准差（T SDEV）代表行星波活动的强度,当前研究显示无论在热带外地区或以赤道为中心的热带地区,全年传播性行星波活动都是相当显著的。结合同期定常行星波活动强度分析结果,通过比较说明在热带外地区,传播性波动和定常波动表现出相近的季节活动性;从T SDEV数值看,在定常波活动达到最强的季节(冬末春初),这两类波动活动的强度达到了相当的程度（TSDEV=12~14 K）。当前结果还显示,在定常波活动受到显著抑制的夏季条件下,传播性波动成为平流层行星波活动的主导成分。在赤道地区的分析结果表明传播性波动是这里的控制性波动,并且其活动强度在全年都处在相当稳定的状态;T SDEV分析结果还给出了一个值得关注的现象,从平流层下部开始（20 km高度）逐渐随高度增大（大于2 K）,但是这种随高度增长的趋势在30 km高度左右突然终止;从30 km开始直到中间层底部,T SDEV几乎不随高度变化,这隐含地说明这里的波动处于一种饱和的状态。 相似文献
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大气对流层平流层交换(STE)研究进展 总被引：2，自引：0，他引：2
大气平流层对流层交换(Stratosphere-Troposphere Exchange,STE)包括平流层向对流层的输送(Stratosphere-Troposphere Transport,STT)和对流层向平流层的输送(Troposphere-to-Stratosphere Transport,TST)2个过程,通常统称为STE交换过程.其对大气的辐射平衡、化学成分具有重要影响.研究STE对于大气化学、气候变化、平流层对流层耦合模式的发展等领域意义重大.对国内外不同尺度STE的观测、模拟与诊断做了评述,讨论了各种尺度STE的机制,比较了不同诊断方法和模式的性能和特点.着重指出目前天气尺度STE的研究虽然比较充分,但在STE过程中,中小尺度混合、湍流混合等物理过程的机制、诊断以及模拟方法的研究还有待提高.中小尺度强对流引起的TST对对流层污染物向平流层的输送作用和影响越来越受到关注.在全球快速城市化的背景下,研究城市群高污染区域强对流天气引起的TST过程及其影响具有重要的科学意义. 相似文献
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火山活动对南半球平流层气候异常变化的影响 总被引：5，自引：0，他引：5
文中利用逐次滤波法分析结果表明 ,火山活动能引起平流层较大幅度增温 ,对于南半球 70hPa高空气候异常变化的影响超过了总方差的 1 6 % ;火山活动影响最显著的高度是平流层 70hPa约1 5～ 2 2km高空 ,由此高度向上或向下 ,火山活动的影响都逐渐减小 ;火山活动引起平流层大气升温的同时还将引起对流层大气降温 ,其分界线大致位于对流层顶 30 0hPa附近。平流层高空气候异常变化还具有显著的 2 2a变化周期和 1 1a变化周期 ,分析认为是大气温度场对太阳磁场磁性 2 2a周期和太阳黑子 1 1a周期变化的响应 ,其方差贡献率超过 8%。 相似文献
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臭氧变化及其气候效应的研究进展 总被引：10，自引：0，他引：10
综述了近２０年来臭氧变化的规律和机制及其气候效应等领域的研究进展,指出对流层臭氧（主要在北半球）增加、平流层臭氧减少和臭氧总量减少是全球臭氧的变化趋势,原因主要是人类活动导致的ＮＯｘ、ＮＭＨＣ、ＣＯ、ＣＨ４等对流层臭氧前体物的增加和ＮＯｘ、Ｈ２Ｏ、Ｎ２Ｏ、ＣＦＣｓ等平流层臭氧损耗物质的增加。臭氧变化引起的气候效应表现在对流层臭氧的增加将带来地表和低层大气的升温,平流层臭氧的减少则可能导致地表和低层大气的升温或降温。将全球或区域气候模式和大气化学模式进行完全耦合来研究臭氧变化的气候效应是一种十分有效的手段,具有广阔的应用前景。 相似文献
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上对流层/下平流层大气垂直结构研究进展 总被引：7，自引：1，他引：6
大气上对流层与下平流层区域是对流层与平流层之间的过渡区域,热带对流层顸确定了全球整个平流层的化学边界条件,该区域大气的垂直结构及变化对于平流层一对流层交换和上对流层/下平流层大气成分收支有重要影响;该区域也是大气动力、热力和大气成分结构发生巨大转换的区域,辐射过程、多尺度动力学过程、化学过程和微物理学过程等都起着同样重要的作用,对流层顶变化也是人类活动引起气候变化的一个敏感指示因子,因此关于对流层顶的研究(尤其是其精细结构和过程)重新唤起了人们的关注.针对对流层顶的各种定义(包括热力学、动力学和化学成分)以及它们相互之间的关系、对流层顶是一个面还是层以及对流层与平流层之间的转换特征、对流层顶强逆温层的特征及形成原因等基本科学问题,回顾了近年来的一些重要研究进展. 相似文献
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《Comptes Rendus Geoscience》2018,350(7):347-353
After the well-reported record loss of Arctic stratospheric ozone of up to 38% in the winter 2010–2011, further large depletion of 27% occurred in the winter 2015–2016. Record low winter polar vortex temperatures, below the threshold for ice polar stratospheric cloud (PSC) formation, persisted for one month in January 2016. This is the first observation of such an event and resulted in unprecedented dehydration/denitrification of the polar vortex. Although chemistry–climate models (CCMs) generally predict further cooling of the lower stratosphere with the increasing atmospheric concentrations of greenhouse gases (GHGs), significant differences are found between model results indicating relatively large uncertainties in the predictions. The link between stratospheric temperature and ozone loss is well understood and the observed relationship is well captured by chemical transport models (CTMs). However, the strong dynamical variability in the Arctic means that large ozone depletion events like those of 2010–2011 and 2015–2016 may still occur until the concentrations of ozone-depleting substances return to their 1960 values. It is thus likely that the stratospheric ozone recovery, currently anticipated for the mid-2030s, might be significantly delayed. Most important in order to predict the future evolution of Arctic ozone and to reduce the uncertainty of the timing for its recovery is to ensure continuation of high-quality ground-based and satellite ozone observations with special focus on monitoring the annual ozone loss during the Arctic winter. 相似文献
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关于平流层异常影响对流层天气系统的研究进展 总被引：11，自引：0，他引：11
人们传统上认为大气平流层很少能对对流层产生重要影响,但是,最近几年的观测研究表明这种自上而下的影响是显著的和非常重要的,特别地,近几年关于北极涛动的研究极大推动了这一问题的研究进展。这方面的研究发现平流层异常可以对对流层天气系统产生重要影响,也就是冬季平流层北极涛动（AO）的负异常可以诱发中高纬度地区寒潮天气,而AO的正异常则导致中高纬度地区的温暖晴朗天气。由于观测分析表明平流层AO的异常信号总是领先对流层AO异常,一些学者甚至建议冬季北半球平流层的异常信号可以作为预报对流层天气变化的先行指标,并可以把对流层天气预报的时限提高到3个星期以上。综述这一领域在最近几年的研究进展、阐述平流层异常影响对流层天气系统的物理机制和总结各种不同的学术观点,并对将来研究中应注意的问题提出了建议。 相似文献
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A. N. Gruzdev E. P. Kropotkina S. V. Solomonov A. S. Elokhov 《Doklady Earth Sciences》2016,468(2):602-606
Measurements of the stratospheric contents of O3 and NO2 in the Moscow region were used to analyze the anomalies of these species related to the sudden stratospheric warming in the winter and the following deformation of the stratospheric circumpolar vortex in early February 2010 and the latitudinal displacement of the vortex towards the European sector in late March 2011 before the final warming in the spring. In the first case, an increase in the O3 and NO2 contents up to 85% and by two times, respectively, was recorded. In the second case, the O3 content decreased by one-fourth and the NO2 content dropped by two times as compared to the average values for the periods that preceded the beginning of the anomalies. 相似文献
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全球变化条件下的平流层大气长期变化趋势 总被引：5，自引：0，他引：5
两个因素将对21世纪平流层气候变化产生重要作用。一个是温室气体增加,另一个是平流层臭氧的可能恢复。温室气体增加的辐射效应一方面造成地面和对流层变暖,另一方面却导致平流层变冷,而臭氧层恢复的辐射效应则导致平流层变暖。在温室气体增加和臭氧恢复这两种相反因素作用下的平流层温度如何变化是所关心的主要问题。为了预估平流层温度在21世纪的变化,使用了辐射—对流模式进行了敏感性实验,另外,也对他人进行的化学—气候耦合模式（CCM）模拟结果进行了分析。这些模拟结果表明,在21世纪平流层中上层（60～1 hPa）将变冷,而下层（150～60 hPa）变暖。这说明在平流层中上层温室气体的冷却效应将起主导作用,而臭氧恢复的加热效应在平流层下层相对更为重要。CCM的模拟结果表明,臭氧恢复最显著的区域在平流层上层（3 hPa附近）,与最大降温区一致,说明温室气体增加将有利于平流层上层臭氧恢复。CCM的模拟结果还表明,平流层两极地区在冬半年存在变暖的现象。根据已有的研究结果,极区变暖与平流层行星波活动增强有关,动力、热力和化学之间的正反馈作用也有可能对极区变暖有重要的贡献。 相似文献
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Sourabh Bal Semjon Schimanke Thomas Spangehl Ulrich Cubasch 《Journal of Earth System Science》2017,126(2):19
Sudden stratospheric warming (SSW) events are identified to investigate their influence on the equatorial tropospheric climate. Composite analysis of warming events from Era-Interim (1979–2013) record a cooling of the tropical lower stratosphere with corresponding changes in the mean meridional stratospheric circulation. A cooling of the upper troposphere induces enhanced convective activity near the equatorial region of the Southern Hemisphere and suppressed convective activity in the off-equatorial Northern Hemisphere. After selecting vortex splits, the see-saw pattern of convective activity in the troposphere grows prominent and robust. 相似文献
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Doklady Earth Sciences - This paper reports on the first experimental evidence of the impact of a solar proton event on the stratospheric NO2 content derived from ground-based spectrometric... 相似文献
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Sophie Godin-Beekmann 《Comptes Rendus Geoscience》2010,342(4-5):339-348
This article provides an overview of the various satellite instruments, which have been used to observe stratospheric ozone and other chemical compounds playing a key role in stratospheric chemistry. It describes the various instruments that have been launched since the late 1970s for the measurement of total ozone column and ozone vertical profile, as well as the major satellite missions designed for the study of stratospheric chemistry. Since the discovery of the ozone hole in the early 1980s, spatial ozone measurements have been widely used to evaluate and quantify the spatial extension of polar ozone depletion and global ozone decreasing trends as a function of latitude and height. Validation and evaluation of satellite ozone data have been the subject of intense scientific activity, which was reported in the various ozone assessments of the state of the ozone layer published after the signature of the Montreal protocol. Major results, based on satellite observations for the study of ozone depletion at the global scale and chemical polar ozone loss, are provided. The use of satellite observations for the validation of chemistry climate models that simulate the recovery of the ozone layer and in data assimilation is also described. 相似文献
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《Comptes Rendus Geoscience》2018,350(7):341-346
The comprehensive investigation of polar ozone photochemistry and dynamics has required data obtained from as full a complement of available platforms as possible (ground-based, balloon, aircraft, and satellites). Perhaps the most detailed process studies have been conducted using measurements from aircraft, taking advantage of their targeting capabilities coupled with the potential for enabling measurements at high spatial and temporal resolution. The US National Aeronautics and Space Administration (NASA) conducted the first airborne science investigation of polar ozone in an effort to establish the causes of the recurring seasonal depletion of the Earth's stratospheric ozone layer over Antarctica that was identified in the mid-1980s. Subsequent airborne studies in the polar regions of both hemispheres benefitted from extensive successful collaborations among international scientists and the integration of the aircraft measurements with those obtained using ground-based, balloon-borne, and satellite instruments. This article provides an historical perspective of NASA's utilization of its airborne assets to advance our understanding of the chemical and physical processes that control the abundance of stratospheric ozone in both the Antarctic and Arctic. 相似文献