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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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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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平流层爆发性增温中平流层环流及化学成分变化过程研究 总被引：3，自引：1，他引：2
利用欧洲中期天气预报中心（ECMWF）气象分析场、欧洲空间局ENVISAT/MIPAS卫星观测资料以及平/对流层大气化学输送模式MOZART 3综合分析了2003—2004年冬季北半球爆发性增温事件对于平流层大气环流、物质输送以及对流层顶附近臭氧通量等多方面的影响。结果表明：①本次增温过程持续时间长、强度大,平流层极涡从高层向下逐层分裂,增温效应作用到大气较低层,当纬向东风形成并维持后极涡又自上向下逐层恢复;②SSW过程前后行星波活动频繁,有长时间多次的上传,且以1波作用为主,2波对其进行补充;③在θ PVLAT坐标中分析发现SSW扰动过程中平流层中存在一对向极、向下的传播模态,相应的对流层中有一向赤道的传播模态,不同符号的纬向风、温度异常信号沿这两个模态传播,且上、下层传播模态在时间上存在着一定的联系;④增温过程中行星波活动引起的向极输送以及极区垂直运动的变化,共同影响了平流层的物质输送过程,从而导致北半球平流层N2O、O3、CH4、H2O等微量气体成分的垂直、水平分布发生显著变化;⑤增温过程中活跃的行星波可以造成平流层Brewer Dobson环流增强,同时导致高纬度地区（60~90°N）穿越对流层顶的臭氧通量（Cross Tropopause Ozone Flux, CTOF）显著增强,与行星波相联系的等熵物质运动引起“middleworld”区域内向赤道的臭氧通量也有所增强。 相似文献
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《地球科学进展》2016,(11)
20世纪90年代中后期北大西洋涛动(NAO)年代际变率的发现与北极涛动(AO)概念的提出,引发了持续至今的古AO/NAO研究热潮。从观测和模拟两方面对多时间尺度的古AO/NAO研究进展做了系统的回顾与总结,包括近千年AO/NAO序列的重建,全新世AO/NAO变化趋势的争议,末次冰盛期AO/NAO振幅的减弱,末次间冰期AO/NAO的异常偏正,以及AO/NAO的气候平均态与振幅2个关键概念的区分。其中对不同时段AO/NAO的变化机理做了简要概括与讨论。在此基础上,建议在今后的古AO/NAO研究中,除了寻找时间更长、与AO/NAO显著相关的代用资料外,还要着力加强气候模拟方面的工作,特别是长时间瞬变模拟及对关键外强迫因子开展敏感性试验。只有将观测与数值模拟相结合,才可进一步增进对AO/NAO与气候背景间动力机制的理解。在过去20年间,气候学界对AO/NAO的广泛研究,对于理解全球变暖背景下AO/NAO的变化过程、并提高其可预报性都具有重要意义。 相似文献
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1961 - 2018年河西走廊寒潮频次时空变化特征及其环流影响因素研究 总被引：1，自引：0，他引：1
寒潮是我国北方地区冬、 春、 秋季节常见气象灾害之一, 产生的危害严重影响社会经济发展和人们生产生活。河西走廊生态环境脆弱且处于寒潮影响的重要区域, 揭示河西走廊寒潮频次时空变化特征可以为农牧业防灾减灾提供参考。基于1961 - 2018年河西走廊12个气象站逐日最低气温数据, 采用数据统计和空间可视化表达方法, 分析近60 a河西走廊寒潮频次时空变化特征, 并探讨北极涛动（AO）异常与寒潮频次的响应关系。结果表明： 从时间上看, 河西走廊的寒潮主要发生在10月至4月, 其中11月、 12月、 4月为寒潮高发时期, 近60 a河西走廊寒潮频次呈现出下降的趋势, 其中在20世纪80年代出现明显的低值, 下降趋势在季节上表现为秋季>春季>冬季; 河西走廊寒潮发生频次具有显著的空间差异, 其中西部地区最多, 东部地区居中, 中部地区最少; 北极涛动（AO）强弱与河西走廊寒潮频次变化具有时空响应关系, 当AO处于负相位时, 河西走廊各气象站寒潮发生频次较多, 并且在河西走廊东部和西部表现的较为明显。 相似文献
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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
7.
基于SPEI指数的兰州干旱特征与气候指数的关系 总被引：2，自引：0，他引：2
基于1961~2012年逐日气象及同期4个气候因子资料系列,采用标准化降水蒸散发指数(SPEI)定量描述兰州地区干旱状况,利用M-K检验分析了该地干旱变化趋势,采用皮尔逊相关系数法以及交叉小波变换法研究了SPEI与北大西洋涛动(NAO)、北极振荡(AO)、太平洋十年涛动(PDO)以及厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)四个气候因子之间的关系。研究结果表明:干旱指数SPEI在月、春、夏、秋及年尺度上均呈显著下降趋势、冬季增长趋势不显著,未来兰州春、夏和秋季缺水有加重趋势,冬季有变湿润倾向;SPEI与PDO、ENSO在秋季呈显著负相关;ENSO主要影响干旱短周期的年际变化;干旱与PDO和AO呈滞后的负相关关系,两指数主要影响较长周期干旱的年际和年代际变化。 相似文献
8.
基于青藏高原地区1960-2010年高分辨率(0.5°×0.5°)的逐日地面气温格点资料以及 1960-2010年NCEP/NCAR全球月平均海平面气压场、高度场、风场的再分析格点资料(2.5°×2.5°), 通过计算青藏高原(74.75°~104.25° E, 26.75°~40.25° N)冬季地面温度平均值经标准化处理后得到的区域冬季气温强度指数, 分析了冬季北极涛动(AO)、西伯利亚高压与同期青藏高原地面气温的特征和关系. 结果表明: AO为负(正)相位时, 中高纬西风气流偏弱(强), 有(不)利于极地冷空气向南输送, 西伯利亚地区源地冬季风偏强(弱), 青藏高原冬季气温指数减小(增大), 地面气温偏低(高). 对AO作M-K突变分析, 发现其突变年份为1975年, 通过对突变年份前后高度场和风场作差值场分析, 结果显示: 冬季AO处于高指数时期, 500 hPa上, 欧洲东部槽变浅, 青藏高原北部的高压脊减弱, 环流呈纬向发展, 青藏高原上盛行偏南风, 气温偏高, 青藏高原地区为暖冬期; 200 hPa 上, 青藏高原东部的槽明显加深, 使得青藏高原地区对流层顶至平流层底的环流趋势以经向发展为主, 该区域主要受到偏北的急流控制, 易导致降温. 相似文献
9.
北大西洋涛动和北极涛动与新疆河川径流变化 总被引：4，自引：2，他引：2
分析了冬季北大西洋涛动(NAO)和北极涛动(AO)与新疆天山南北不同流域河川径流变化的关系.结果表明:影响北半球气温、降水等气候驱动因子的NAO和AO同样与新疆河川径流的变化具有显著的遥相关.在年际变化上,NAO和AO的强弱分别与径流变化的相关性具有明显的区域性差异;在年代际尺度上,NAO和AO有超前于新疆河流年径流5 a的显著相关,相关关系分别超过了95%和99%置信水平.NAO和AO变化对预测新疆河川径流的变化有很好的实际意义. 相似文献
10.
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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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
12.
S. Fadnavis S. Dhomse S. Ghude U. Iyer P. Buchunde S. Sonbawne P. E. Raj 《International Journal of Environmental Science and Technology》2014,11(2):529-542
Ozone trends in the Upper Troposphere and Lower Stratosphere over the Indian region are investigated using three satellite data sets namely Halogen Occultation Experiment (1993–2005), Stratospheric Aerosol and Gas Experiment (1993–2005) II, and Aura Microwave Limb Sounder (MLS, 2005–2011). Estimated ozone trends using multi-variate regression analysis are compared with trends at two Indian ozonesonde stations (Delhi, 28°N, 77°E and Pune, 18°N, 73°E), and a 3-D Chemical Transport Model (CTM, SLIMCAT) for the 1993–2005 time period. Overall, all the observational data sets and model simulations indicate significant increasing trend in the upper troposphere (0–2.5 %/year). In the lower stratosphere, estimated trends are slightly positive up to 30 mb and are negative between 30 and 10 mb. Increasing trends in the upper troposphere is probably due to increasing trends in the tropospheric ozone precursor gases (e.g. CO, NO x , NMHCs). Here, we argue that these contrasting ozone-trend profiles might be partially responsible for insignificant long-term trends in the tropical total column ozone. On seasonal scale, positive trends are observed during all the seasons in the upper troposphere while structure of trend profile varies in lower stratosphere. Seasonal variations of ozone trends and its linkages with stratospheric intrusions and increasing trends in lightning flashes in the troposphere are also discussed. 相似文献
13.
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
14.
T. Von Clarmann 《Atmósfera》2013,26(3):415-458
This paper reviews the various aspects of chlorine compounds in the stratosphere, both their roles as reactants and as tracers of dynamical processes. In the stratosphere, reactive chlorine is released from chlorofluorocarbons and other chlorine-containing organic source gases. To a large extent reactive chlorine is then sequestered in reservoir species ClONO2 and HCl. Re-activation of chlorine happens predominantly in polar winter vortices by heterogeneous reaction in combination with sunlight. Catalytic cycles involving Cl, ClO, BrO, Cl2O2, ClO2, and others like NO, NO2, OH, and HO2 remove odd oxygen (ozone and atomic oxygen) from the atmosphere. Under an ozone hole condition, the ClO dimer cycle is particularly important, while in mid-latitudes the short-lived reservoir HOC1 has some importance. Solar proton events can also affect stratospheric chlorine chemistry, but whether solar protons effectively activate or deactivate chlorine was shown to depend on illumination conditions. The lifetime of chlorofluorocarbons has an impact on the availability of ozone destructing substances in the stratosphere and depends on the Brewer-Dobson circulation which controls at which altitudes and how long an air parcel is exposed to photochemistry. In turn, the chlorine-containing source gases can be used as tracers to constrain the age of stratospheric air and thus to diagnose the Brewer-Dobson circulation. The use of complementary measurement systems was essential to extend our knowledge on chlorine-containing compounds in the stratosphere. ClO is best measured by remote sensing in its rotational bands in the far infrared and microwave region. For HOC1 the far infrared bands are ideal, but some substantial information was also gained with microwave and mid-infrared measurements. ClONO2 is only measured in the thermal infrared, while HCl has a measurable signal in the microwave, far infrared and mid-infrared regions. The mid-infrared HCl lines, however, are situated at wavelengths where blackbody emission at terrestrial temperatures is so low that infrared measurements of HCl are possible only in solar absorption geometry, but not in thermal emission. Chlorine source gases are most accurately measured by air sampling techniques, while global coverage can only be achieved by satellite-borne thermal infrared measurements. In epistemological terms, research on stratospheric chemistry and particularly the role of chlorine compounds used various scientific concepts from deductive reasoning, falsificationism, abductive reasoning and so-called “puzzle-solving within normal science”. The structuralist theory of science with the concept of non-statement view of theories, however, seems to be best applicable to stratospheric chlorine research of the recent decades. 相似文献
15.
As one of the most important mesoscale ocean features, the mesoscale eddies are omnipresent and have significant impact on the overlying atmosphere. Based on the comprehensive review of the influence of mesoscale eddies on the atmospheric boundary layer and the local circulation, the corresponding physical mechanisms and their impacts on weather systems were presented systematically. ①Eddy-induced SST anomalies may modify the surface wind speed, horizontal divergence, cloud and precipitation through turbulence heat flux anomalies. Meanwhile, additional secondary circulations arise over the eddies. What is more, there are obvious regional and seasonal differences for atmospheric responses. ② Studies in the South China Sea, the Kuroshio Extension region and the Southern Ocean indicate that atmospheric responses to mesoscale eddies can be explained by the changes of sea level pressure or the vertical momentum transport. These two mechanisms can be distinguished by the phase relationship between the atmospheric anomaly center and the eddy core. Diagnosis on the inner dynamical processes may draw better conclusions. ③The energy conversions are affected by mesoscale eddies, which may affect storm tracks and jet streams, and finally result in distant influences on weather patterns. Moreover, sea temperature anomalies from sea surface to the thermocline associated with mesoscale eddies have significant impacts on the intensification and the maintenance of tropical cyclones. 相似文献
16.
R. Raghavarao R. Suhasini R. Sridharan B. V. Krishnamurthy O. P. Nagpal 《Journal of Earth System Science》1990,99(3):413-423
The equatorial wave campaign-II which formed a part of the Indian Middle Atmosphere Programme (IMAP), was conducted from SHAR
(13.7°N, 80.2°E) from 15 January to 28 February 1986. Winds were measured from ground to 60 km by means of high altitude balloon
and a meteorological rocket (RH-200), once everyday, for 45 days. The frequencies of the oscillations in the deviations of
the east-west component of the winds from its mean at each height with one kilometer interval were obtained by the maximum
entropy (ME) method and phases/amplitudes of these frequencies were determined by the least squares technique on the wind
variation time series. The ME method has the inherent advantage of providing periodicities up to 1.5 times the data length.
The height structure of the long period waves of > 23 day periodicities that have larger amplitudes nearly by a factor of
2 as compared to the medium (9 to 22 day) or shorter period (4 to 8 day) ones, reveal two height regions of enhanced amplitudes,
one in the troposphere and another in the upper stratosphere/lower mesosphere, that too, mostly in the regions of positive
(westerly increasing or easterly decreasing with height) wind shears. The waves are seen to be inhibited in the negative wind
shear regions. From the abrupt changes in the altitude variation of phase, the possible source region has been identified.
The vertical wavelengths have been estimated to be 34 km and 19 km in the troposphere and lower stratosphere respectively
and 8 km in the upper stratosphere and lower mesosphere. Around 56 km the wave amplitude is reduced to 1/4 of its value below,
while the vertical shear strength in the mean wind doubled up. The tropospheric waves are suggested to be Rossby waves of
extratropical origin penetrating to tropical latitudes. The stratospheric/mesospheric waves however appear to emanate from
a source around the stratopause. 相似文献
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对流层活性卤素化学:充满机遇和挑战的研究领域 总被引：2，自引：0，他引：2
活性卤素物种(RHS)参与大气对流层中许多化学过程,影响许多重要物种的源和汇,在大气对流层化学中起着十分重要的作用,因此对流层活性卤素化学成为近年来国际大气化学研究的重要前沿研究领域。RHS在对流层的外场观测方法主要包括化学放大、大气压化学电离质谱（APCIMS）、长程差分吸收光谱（DOAS）、雾室和湿法化学分析法、光解法、碳同位素的比率法等。各种观测方法表明大气边界层中存在着不同种类的RHS,特别在海洋边界层、极地边界层和盐湖地区。RHS的浓度有较大的变化范围（10-12~10-10）。RHS可引起一些VOCs的氧化,影响HOx和NOx的反应,减少对流层O3,并对硫的氧化和汞化学有较大的影响。对流层RHS的源主要为有机卤素化合物的排放和海盐气溶胶的释放。在讨论RHS在对流层的循环转化的基础上,归纳总结出一个示意图;提出了现有的主要科学问题,进而展望了今后的研究前景。 相似文献
18.
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