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利用北半球40°N～50°N纬度带上HALOE实验测量的O3和H2O廓线资料,根据示踪成分O3和H2O空间分布的化学寿命以及输运特征时间常数等性质,在等熵坐标中构建了对流层顶附近及最低平流层300～390 K等熵面间,O3/H2O混合关系的结构形态和季节特征.结果表明: (1) 在对流层顶转换层的320～380 K等熵面间O3混合比廓线的斜率具有空间转折"突变",而H2O混合比廓线的斜率则出现空间渐变转折.在对流层顶附近O3和H2O的源分别是平流层与对流层,使O3混合比和H2O混合比在320～380 K等熵面的两侧显现出截然不同的垂直分布梯度.(2) 在对流层顶附近O3/H2O达到最小二乘意义上的最佳拟合时,两者参考关系的对流层支与平流层支呈现出非规则"L"结构形态的季节与季节内变化,其中对流层支的斜率为负,而平流层支的斜率可随季节出现正负变化.同时,由"L"形态的转角处可确定随季节变化的化学对流层顶(chemopause)特征.(3) 由O3/H2O混合关系反映出对流层不同区域空气携带的物质成分分别与平流层空气混合而形成混合层,而且可使混合层的混合线不恒定.混合层的表现在2003年、2005年1月和2003年4月的混合程度相当,混合的等熵厚度大约是30 K,即在320～350 K等熵面间.2005年11月的混合高度有所增高,进入平流层的H2O混合比要比2003年和2005年1月的小,混合的等熵厚度大约为30 K,在330～360 K等熵面间.不同季节混合的等熵厚度变化较小,但高度可随季节而变化.O3/H2O混合关系的平流层支随季节的变化很明显,1月最低平流层空气脱水是引起平流层支季节变化的重要原因. 相似文献
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火山活动对北半球平流层气候异常变化的影响 总被引：8，自引：0，他引：8
文中利用逐次滤波法滤除北半球平流层70 hPa约15~22 km高空大气温度异常变化中太阳活动的影响之后，进一步分析了火山活动的气候效应，分析结果表明，火山活动能引起平流层较大幅度增温，对于北半球70hPa高空气候异常变化的影响超过了总方差的30%；火山活动影响最显著的高度是平流层70 hPa约15~22 km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300 hPa附近；强火山爆发如皮纳图博火山爆发、阿贡火山爆发和堪察加北楮缅奴等火山爆发是引起未来两年左右平流层中下层温度异常变化最重要的因素，其方差贡献率超过百分之五十三！；火山喷发高度越高，引起平流层增温效应的层次也越高；北半球大气温度异常变化对南半球火山活动响应的滞后时间比北半球火山活动长. 平流层高空气候异常变化还具有显著的22年变化周期，分析认为是大气温度场对太阳磁场磁性周期22年异常变化的响应，其方差贡献率超过9%. 相似文献
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利用气象场的再分析资料和太阳辐射活动资料,对太阳11年周期活动影响北半球冬季(11月~3月)大气环流的过程进行了统计分析和动力学诊断.根据赤道平流层纬向风准两年振荡(QBO)的东、西风状态对太阳活动效应进行了分类讨论,结果表明：东风态QBO时,太阳活动效应主要集中在赤道平流层中、高层和南半球平流层,强太阳活动时增强的紫外辐射加热了赤道地区的臭氧层,造成平流层低纬明显增温,同时加强了南半球的Brewer-Dobson(B-D)环流,引起南极高纬平流层温度增加;而北半球中高纬的环流主要受行星波的影响,太阳活动影响很小.西风态QBO时,太阳活动效应在北半球更为重要,初冬时强太阳活动除了加热赤道地区臭氧层外,还抑制了北半球的B-D环流,造成赤道平流层温度增加和纬向风梯度在垂直方向的变化,从而改变了对流层两支行星波波导的强度;冬末时在太阳活动调制下,行星波向极波导增强,B-D环流逐渐恢复,造成北半球极地平流层明显增温,同时伴随着赤道区域温度的下降. 相似文献
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CO2浓度升高对稻田生态系统碳(C)氮(N)循环具有重要作用,阐明CO2浓度升高对稻田CH4和N2O排放的影响是农业生产应对全球气候变化的重要组成部分.文章采用Meta分析的方法,讨论了不同CO2浓度升高状况和田间管理措施条件下CO2浓度升高对稻田CH4和N2O排放的影响,结果可为未来气候条件下稻田温室气体减排提供参考.结果表明:整体平均而言,CO2浓度升高显著增加稻田CH4排放(增幅为23%,P<0.05),同时显著降低稻田N2O排放(降幅为22%,P<0.05).CO2浓度升高对稻田CH4和N2O排放的影响程度与CO2熏气年限和CO2浓度梯度有关.CO2熏气年限≥10a时,CO2浓度升高同时显著降低稻田CH4和N2O排放,降幅分别为27%和53%(P<0.05);随CO2浓度梯度上升,CO2浓度升高对稻田CH4排放的促进作用呈现先减弱后增强的趋势,而对稻田N2O排放的影响则由促进作用变为抑制作用.不同N肥施用量、秸秆还田、水分管理和水稻品种等田间管理措施不同程度地影响稻田CH4和N2O排放对CO2浓度升高的响应.无秸秆和半量秸秆还田时,CO2浓度升高显著促进稻田CH4排放(增幅分别为27%和49%,P<0.05),而全量秸秆还田时,CO2浓度升高对稻田CH4排放无显著影响(P>0.05);随秸秆还田量的增加,CO2浓度升高对稻田N2O排放的抑制作用不断增强.对比持续淹水,间歇灌溉条件下CO2浓度升高减弱了对稻田CH4排放的促进作用,却增强了对稻田N2O排放的抑制作用.未来CO2浓度升高条件下,建议推广全量秸秆还田和间歇灌溉相结合的稻田管理措施,并辅以优化N肥管理和选育"高产低排"水稻品种等方法,达到最优的"增产减排"效果.此外,有必要进行多尺度、多要素和多方法的综合研究,以期有效降低稻田CH4和N2O排放对CO2浓度升高响应的不确定性. 相似文献
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南极地区重力波活动有大量报道,相对而言,北极地区重力波的研究还很少.本文利用极区Ny-Alesund站点（78.9°N,11.9°E）无线电探空仪从2012年4月1日到2017年3月31日共5年的观测数据,统计分析了北极地区低平流层惯性重力波的特征.观测显示,月平均纬向风在20 km以下盛行东向风,再随着高度增加,逐渐呈现出半年振荡现象.对流层顶高度在5~13 km范围内变化,其月平均高度显示出年循环,最高出现在夏季,约为10 km,最低出现在冬季,约为8.5 km.对流层和低平流层月平均温度都显示出明显的年周期变化,这与中低纬度观测结果有所不同.结合Lomb-Scargle谱分析和矢端曲线方法,估算了准单色惯性重力波参数.个例研究表明,低平流层惯性重力波呈现出远离源区的自由传播性质.统计结果显示,惯性重力波的水平和垂直波长分别集中在50~450 km和1~4 km范围内,本征频率集中在1~2.5倍惯性频率间,这些值都比中低纬度观测值稍小.垂直方向本征相速度主要集中在-0.3~0 m·s-1,而纬向和经向本征相速度集中在-40~40 m·s-1之间.在5年的观测中,大约91.5%的惯性重力波向上传播.在冬季和早春,由于极地平流层极涡活动,激发出向下传播的惯性重力波,因此,向下传播的比例上升到相应月份的20%左右.由于低层大气盛行的东向风的滤波效应,低平流层大部分惯性重力波向西传播.波能量呈现出明显的年周期变化,最大值在冬季、最小值在夏季,与北半球中低纬度观测结果一致,表明北半球重力波活动普遍冬季强、夏季弱. 相似文献
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利用阿德莱德（35°S,138°E）和武汉（30.6°N,114.5°E）的流星雷达观测数据首次给出了80~100 km高度上周期为12.66太阳时的大气太阴半日潮汐（N2潮）的季节、高度、年度变化及其与周期为12.42太阳时的大气太阴半日潮汐（M2潮）的对比分析.分析结果表明：武汉和阿德莱德的N2潮和M2潮均有明显的季节、高度和年度变化.N2潮与M2潮的幅度比值大于其引力势之比0.191,在某些年份的不同季节和高度上,N2潮的幅度甚至大于M2潮的幅度.大多幅度之比接近或超过N2潮和M2潮引力势之比的2倍.中低热层的大气太阴N2潮汐值得关注. 相似文献
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南极大气臭氧和温度垂直结构及其季节变化的研究 总被引：1，自引：0，他引：1
利用南极中山站2008年2月至2009年2月臭氧和温度探空等资料,对中山站上空大气臭氧和温度的垂直结构及季节变化特征进行了研究.结果表明,在中山站上空热对流层顶和臭氧对流层顶的高度相近,年平均高度分别为7.9和7.4km.对流层顶的气压和温度都存在位相相反一波型季节变化.春季和冬季对流层顶的温度转折没有夏季和秋季明显,而依据臭氧变化恰能更好地确定对流层顶高度.在对流层臭氧垂直分布的季节变化不显著;而平流层却十分明显.春季下平流层臭氧严重耗损,14km处的臭氧最小分压仅为1.57MPa,最大分压出现在上平流层,其他季节下平流层臭氧随高度增加而升高.春季下平流层臭氧的严重损耗,与极夜过后低温条件和平流层冰晶云表面消耗臭氧的光化学过程有密切关系.大气臭氧和温度的垂直结构及季节变化特征,对春季南极臭氧洞的形成和发展具有重要意义. 相似文献
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对中国瓦里关站(WLG)(36°17’N, 100°54’E, 3816m asl)2001～2018年空气样品中大气N2O摩尔分数进行了分析,得到逐年年均值、增长率和季变化特征.瓦里关站的N2O浓度呈长期持续增长趋势,季节变化特征明显, 18年的平均年增量为(0.9±0.01)ppb a-1(1σ)(1ppb=10-9),接近全球平均值.平均季节变化的低值出现在6月,浓度为-(0.25±0.04)(1σ) ppb,高值出现在9月,浓度(0.13±0.07)(1σ) ppb,季节振幅为0.38ppb.季节变化主要受地面排放源、边界层高度和对-平流层传输(STE)等影响.多年增长率变化一定程度受热带平流层的准两年波动(QBO)影响.不同季节的后向轨迹聚类分析显示, N2O主要来自中亚干旱和半干旱低排放地区的气团输送,表明瓦里关的大气N2O浓度一定程度代表了亚洲内陆地区的背景水平. 相似文献
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本文利用序列回归分析、对比分析和个例分析法分析了火山活动对热带高空大气的温度效应. 主要结论为：火山活动影响最显著的高度是平流层70 hPa约22 km高空，由此高度向上或向下，火山活动的影响都逐渐减小；火山活动将引起平流层大气升温、对流层大气降温，其分界线大致位于对流层顶300 hPa附近；火山活动对于热带70 hPa高空温度距平变化的影响超过了总方差的457%；单独考察几次强火山活动（如阿贡火山、皮纳图博火山和厄尔奇冲火山等）的温度效应表明，在热带地区强火山爆发后的20个月内，对热带高空温度的影响超过了其距平变化的80%！成为该时段高空温度变化的决定性因素. 相似文献
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本文利用2009年1月-2011年12月共3年的COSMIC大气掩星观测数据与SABER/TIMED探测数据开展15~60 km大气温度数据的比较分析研究,计算COSMIC与SABER/TIMED探测温度的绝对偏差(TSABER-TCOSMIC),并统计其平均温度偏差和标准偏差,分析温度偏差随高度、纬度和季节的分布特征,为COSMIC大气掩星与SABER/TIMED探测数据的应用提供更多的参考依据.结果表明:COSMIC与SABER/TIMED数据所反映的温度随高度的变化特征是一致的,数据的大体趋势吻合较好.全球范围的平均温度偏差在38 km左右接近于0 K,在38 km以上,平均温度偏差表现为负的系统性偏差,且随着高度逐渐增大,在38 km以下,平均温度偏差表现为正的系统性偏差,在23 km左右存在极大值,约为2.7 K.COSMIC与SABER/TIMED温度偏差的分布存在着随纬度和季节的变化特征,35 km以下,平均温度偏差在高纬地区和冬季较小,低纬地区和夏季较大,35 km以上,平均温度偏差在高纬地区和冬季较大,低纬地区和夏季较小.温度偏差的标准偏差在低纬地区和夏季较小,高纬地区和冬季较大.纬圈平均的温度偏差在南北半球的分布基本呈对称结构. 相似文献
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湖泊等内陆水体是大气N2O潜在的重要排放源,也是全球N2O收支估算的重要组成部分。目前全球湖泊普遍面临富营养化和蓝藻暴发等问题,明晰藻型湖泊N2O排放强度及其环境影响因子对准确估算湖泊N2O排放和预测其未来变化至关重要。本研究选择太湖藻型湖区为研究对象,同时选取人为活动影响较小的湖心区作为对比区域,基于2011年8月至2013年8月为期2年的逐月连续观测,探讨藻型湖区N2O排放特征及其影响因素。结果表明,藻型湖区呈现极强的N2O排放,其排放通量为(4.88±3.05) mmol/(m2·d),是参考区域(湖心:(2.10±4.31) mmol/(m2·d))的2倍多。此外,在藻型湖区中不同点位N2O排放差异显著,受河流外源输入影响,近岸区是N2O的热点排放区,其年均排放通量高达10.93 mmol/(m2·d)。连续观测表明N2 相似文献
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基于扫描差分光学吸收光谱（DOAS）系统,于2007年8月27日~9月4日期间对北京市朝阳区大气污染物SO2,HCHO,O3和NO2的垂直分布进行了连续监测,并对污染物垂直廓线进行了分析,详细探讨了SO2垂直分布特征以及夜间NO对O3的滴定作用.结果表明,SO2浓度通常没有明显垂直分层分布特征,但在清晨风速较低时呈现负梯度变化.研究发现夜间O3、NO和NO2之间存在稳态作用,表明城市区域O3的滴定主要来自于地面NO的直接排放,显示出NO的滴定作用对夜间O3、NO和NO2的垂直变化起到重要作用. 相似文献
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利用武汉地区2006年1月11～15日的Radiosonde加密观测数据,本文讨论了当地对流层与低平流层（25 km以内）温度、纬向风与经向风周日潮汐变化的振幅与相位（振幅最大值对应的时间）的变化,同时与其他地区统计平均的结果进行了比较. 发现风场振幅的变化与统计平均的结果存在较大差异,这归结于当地冬季对流层内强烈变化而低平流层内相对稳定的风场;温度在23 km以上存在稳定的周日变化,气压在更大的范围内存在与温度类似的周日变化,这使得在23 km以上大气密度的周日变化十分微弱,在各个高度上近似为一个常数. 相似文献
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Haiyang YU Tianyu WANG Qiong HUANG Kaifu SONG Guangbin ZHANG Jing MA Hua XU 《中国科学:地球科学(英文版)》2022,65(1):96-106
The inevitable rise of atmospheric CO2 concentration plays an important role in regulating the carbon(C)and nitrogen(N)cycling in the rice-cropping system.Elucidating the effects of elevated CO2 concentration(ECO2)on CH4 and N2O emissions from paddy fields is essential for evaluating agricultural production in response to global climate change.In this study,we conducted a global meta-analysis to assess the overall effect of ECO2 on CH4 and N2O emissions from paddy fields,aiming at providing a guideline for sustainable C and N management in paddy fields under future climate conditions.The results showed that,overall,ECO2 significantly increased CH4 emissions from rice fields by 23%(P<0.05),but reduced N2O emissions by 22%(P<0.05).With a long duration(>10 yr)of ECO2 ,ECO2 significantly reduced CH4 and N2O emissions from paddy fields by 27%and 53%,respectively(P<0.05).Along with the increasing levels of ECO2 ,the stimulating effect of ECO2 on CH4 emissions showed a trend of"weakening firstly and then strengthening",while its effect on N2O emissions changed from stimulation to inhibition.Agronomy managements(e.g.,N application rates,straw incorporations,water regimes,and rice cultivars)affected the effects of ECO2 on CH4 and N2O emissions from paddy fields.With no or half amount of straw incorporation,ECO2 increased CH4 emissions by 27% or 49%(P<0.05)from paddy fields,respectively,while non-significant effects on CH4 emissions from paddy fields were observed under full straw incorporation.With the increasing amount of straw incorporation,the reductions in N2O emissions from paddy fields were enhanced by ECO2.Compared with a continuous flooding regime,intermittent irrigation weakened the promoted effect on CH4 emissions but stimulated the inhibited effect on N2O emissions from paddy fields under ECO2.Therefore,under the future condition of ECO2,it is recommended to adopt the appropriate agricultural management measures,such as combining straw incorporation and intermittent irrigation,and optimizing N application and using rice cultivars of high-yield with lower emissions.In addition,it is necessary to conduct comprehensive studies at multiscale,with multi-factor,and by multi-method to effectively reduce the uncertainty of quantifying the response of CH4 and N2O emissions from paddy fields to future ECO2 . 相似文献
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本文利用热层-电离层-中间层能量和动力学卫星TIMED中宽带发射辐射计SABER观测的临边大气长波红外背景辐射数据来研究平流层增温效应,基于2012/2013年1—3月在20~100 km高度内的临边大气长波红外背景辐射数据,采用微扰方法,得到辐射扰动的时空分布.结果显示：大气长波红外背景辐射扰动数据能够更精细的展示平流层增温事件的发生,2013年平流层爆发性增温效应下最大辐射扰动幅度出现在40 km处可达160%,而利用温度扰动数据表征此事件的发生时最大温度扰动幅度出现在40 km处只有21%.针对2012年弱平流层增温效应,温度扰动幅度最大值出现在40 km处为16.4%,而辐射扰动幅度的最大值在40 km处可达91%.大气长波红外背景辐射的纬度分布体现出此事件发生于高纬度地区;其经度分布在20~50 km范围内呈现"w"形状;而50 km和80 km处大气长波红外背景辐射的极值区域范围随着事件的发生在高纬度地区都是先扩大随后缩小的过程.这表明高层大气临边红外辐射信号可用于研究平流层增温效应,尤其是对于温度弱起伏的小扰动事件.这对于掌握临近空间环境辐射形成机理及其变化特性亦具有重要意义. 相似文献
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将TOMS测量的北半球不同纬度各纬向平均逐日O。总量作为无规序列,利用时滞方法重构序列的相空间吸引子,计算其系统状态演化过程中形成的整体结构特征.结果表明,各纬度O3层系统吸引子都具有非整数分维结构；此外,在完整的Lpapunov指数谱中,所有指数分量之和均为负值,且最大指数分量总是正值.反映出O3层系统相空间总体上是收缩的,同时提供了存在奇怪吸引子的证据,表征O3层系统的演化是一种耗散混饨运动.这对于进一步应用非线性动力系统理论和方法,深入研究O3层系统的动力学特征具有重要意义. 相似文献
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应用1871-2008年NCEP／NCAR月平均再分析资料,研究了1948-2008年期间全球纬向平均大气环流基本模态的年代际变化.小波凝聚谱的结果表明全球纬向平均大气环流基本模态存在显著的20年左右周期的年代际变化.小波凝聚位相的结果清楚地显示了纬向平均大气环流基本模态的变化顺序.在20年左右的年代际变化时间尺度上,全球纬向平均温度超前纬向平均位势高度2个月,同时超前纬向平均流10个月出现变化;全球纬向平均位势高度又超前纬向平均流8个月出现变化.全球温度上升(下降), 将使高纬度的纬向平均位势高度降低(升高),中低纬度的纬向平均位势高度升高(降低);进而使得中高纬和热带的纬向平均西风加(减)速或东风减(加)速,同时使极地和副热带的西风减(加)速或东风加(减)速.20世纪70年代末期以来全球显著增暖的异常信号最早出现在南半球对流层顶附近,其次出现在南半球对流层低层、北半球对流层顶附近和北半球对流层低层. 相似文献
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青藏高原为亚洲季风区的典型代表区域,研究其水汽进入平流层的过程和机理对认识全球气候和大气环境变化具有一定的现实意义. 本文基于中尺度气象模式(WRF)的模拟输出结果(2006年8月20日至8月26)驱动拉格朗日大气输送模式FLEXPART,通过追踪并解析气块的三维轨迹以及温度、湿度等相关物理量的相关变化特征,初步分析了夏季青藏高原地区近地层-对流层-平流层的水汽输送特征. 研究结果表明,源于高原地区近地层的水汽在进入平流层的过程中受南亚高压影响下的大尺度环流和中小尺度对流的共同影响.首先,在对流抬升作用下,气块在短时间内(24 h)可抬升到9~12 km的高度,然后在南亚高压闭合环流影响下,相当部分气块在反气旋的东南侧穿越对流层顶进入平流层中,并继续向低纬热带平流层输送,进而参与全球对流层-平流层的水汽循环过程. 在对流抬升高度上气块位置位于高原的西北侧,然而气块拉格朗日温度最小值主要分布于高原南侧,两个位置上气块的平均位温差值可达15~35 K,这种显著的温度差异将导致气块进入平流层时"脱水". 比较而言,夏季青藏高原地区近地层水汽进入平流层的多寡主要和大尺度汽流的垂直输送有关,而深对流的作用相对较弱. 相似文献
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利用2011年秋季无线电探空数据,采用矢端曲线法首次分析了新疆库尔勒地区下平流层重力波特征参量,得到36组准单色重力波的结果.结果统计显示：库尔勒秋季下平流层重力波垂直波长、水平波长平均值分别为2.8 km和580 km,固有频率平均值为1.74f.垂直传播方向以上传为主,约占78%,其中下传重力波水平波长较短,固有频率较高.水平传播方向以西北和东南为主,各占1/3,其中上传（下传）重力波水平传播方向以西北（东南）居多,这与热带低纬站点和其他中纬站点观测结果不同.与其他站点比较,库尔勒地区ŵ/f最小,中高纬地区水平波长、垂直波长随纬度增加大致有减小的趋势,库尔勒地区偏离这一趋势,波长偏大. 相似文献