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通过WACCM-3模式中气溶胶光学厚度与卫星资料的对比发现,模式可以很好地再现全球气溶胶的主要分布特征,但在一些区域还存在数值上的差异。利用数值试验研究对流层气溶胶的直接气候效应对平流层气候的影响,结果表明:对流层气溶胶对平流层气候有明显影响,平流层化学过程在这一影响中起重要作用,而对流层气溶胶对平流层辐射的影响不是其直接气候效应对平流层影响的主要原因。其机制可能是对流层气溶胶改变对流层的辐射平衡,影响对流层的温度和大气环流,进而影响行星波的上传,使得平流层气候发生变化;影响区域主要位于高纬度和极地地区,南半球的变化比北半球大,温度变化最大达10 K,纬向风变化最大可达12 m/s,臭氧体积分数最多减少0.8×10-6。 相似文献
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一、引言臭氧-气候问题在近五年内已经引起学者们的广泛注意,其主要原因是人们揭示了这样的可能性:人类活动可以明显地改变现有的大气臭氧浓度。而且,如Ramanathan所总结的,一些研究已经指出:太阳活动可以引起中层大气(即25公里以上的气层)中的臭氧浓度发生较大变化。本文将讨论由于臭氧浓度的波动和变化所能造成对对流层-平流层气候的可能影响。对流层臭氧的变化可以直接通过改变原来的对流层辐射增温率而影响气候,另一方面,平流层中的臭氧变化通过平流层和对流层之间的辐射与动力耦合机制,影响对流层的气候。首先,我们定性阐述这些相关机制的特征;然后,给出臭氧含量变化的各种类型,最后,归纳出考虑了臭氧含量变化之气候效应的模式。 相似文献
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平流层大气动力学及其与对流层大气相互作用的研究:进展与问题 总被引：2，自引：2，他引：0
本文综述了近年来关于平流层大气动力学及其与对流层大气相互作用动力过程的研究进展,特别是回顾了近年来关于平流层大气环流和行星波动力学、热带平流层大气波动及其与基本气流相互作用、平流层大气环流变异对对流层环流和气候变异的影响及其动力过程、平流层大气数值模拟以及在全球变暖背景下平流层大气的长期演变趋势预估等的研究进展。最近的研究揭示了大气准定常行星波传播波导的振荡现象、重力波在热带平流层准两年振荡和全球物质输送中的作用、平流层长期的变冷趋势变化、平流层在对流层天气和气候变化中的作用等现象,表明了平流层大气动力学研究的重要性。平流层大气动力学的深入研究,以及对数值模式中平流层模拟性能的提高,最终都会推动整个大气科学和气候变化研究的进一步发展。 相似文献
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青藏高原东北侧臭氧垂直分布与平流层-对流层物质交换 总被引：3，自引：0，他引：3
利用臭氧和温度探空廓线,结合NCEP/NCAR资料、TOMS臭氧总量卫星观测资料和NOAAHYSPLIT后向轨迹模式资料,通过个例分析探讨了影响青藏高原(下称高原)附近臭氧垂直分布的因子和过程。结果表明,动力过程是影响高原上空臭氧垂直分布的主要因子,特别是中高纬度高臭氧浓度的空气向南入侵会导致高原上空臭氧浓度的升高,影响高原上空臭氧低谷的范围大小和形态;尽管大气化学过程对高原上空的平流层下层臭氧垂直分布的影响并不显著,但是高原上空的平流层臭氧变化与温度变化具有较好的一致性。同时还发现,对流层上层的强反气旋系统,特别是中高纬度阻塞高压的边缘有明显的平流层空气向对流层入侵,从而导致对流层内臭氧浓度的增加。 相似文献
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上对流层-下平流层交换过程研究的进展与展望 总被引：29，自引：10，他引：29
上对流层和下平流层(UTLS)区域的高度范围大致为5～20 km.UTLS区域大气成分的分布及变化对于认识气候长期变化也极为重要,因为该区域的臭氧是一种有效的温室气体,其中的水汽、卷云和气溶胶对太阳短波辐射和地球长波辐射有很强的调制作用,因而对于天气和气候变化产生不可忽略的辐射强迫作用; UTLS区域中,还有航空业的飞机排放,强对流云云中与云上闪电产生相当量的NOx,这些都对UTLS区域乃至更高及更低层大气的化学成分与分布产生重大影响.该文介绍上对流层和下平流层区域的交换过程研究的意义和手段,同时介绍有关研究的进展,重点回顾近年来国内一些学者开展的工作.另外,还列举一些研究问题和方向,最后重点展望青藏高原上空上对流层-下平流层区域的研究,因为该地区UTLS交换过程不仅具有显著区域特征,而且在全球平流层-对流层交换中可能有重要贡献. 相似文献
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为了探讨南极臭氧洞对全球气候的影响状况,我们用IAP_9层全球大气环流模式进行了南极臭氧洞气候效应的数值试验。本文分析了本次试验中南极臭氧洞引起的大气辐射加热场的变化,结果表明,南半球高纬和极地平流层臭氧含量的严重减少,不仅影响该地的大气辐射加热场,同时也使北半球平流层大气的辐射加热场发生改变。虽然对流层中层所受影响较少,但对流层下层南北半球的大气总辐射加热率的变化却相当明显,这些影响将使全球大气温度场产生明显变化。 相似文献
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观测表明北极平流层自20世纪70年代末以来在冬季早期 (11～12月) 存在变暖的趋势。为了验证该趋势是否是由于海面温度 (SST) 升高造成的, 我们使用观测的全球SST强迫一个全球大气环流模式 (AGCM)。集合模拟的结果表明, 在SST强迫下, 北极平流层呈现统计显著的变暖趋势, 极地对流层也有相对较弱的变暖趋势, 但统计显著性较低。通过对模拟的位势高度进行经验正交函数 (EOF) 分析, 我们发现北半球位势高度第一模态 (EOF1) 的空间结构非常类似于北极涛动 (AO) 或北半球环状模 (NAM), 其平流层主分量时间序列在冬季早期呈现统计显著的负趋势。与负的AO趋势相对应的是, 对流层高纬度和平流层中高纬度波动增强, 说明极区变暖是由于波动增强产生的极区绝热加热增强造成的。另外, 模拟的结果还表明北极平流层不仅在冬季早期出现变暖的趋势, 在冬季晚期 (2～3月) 北极平流层低层也出现弱的变暖趋势。SST强迫导致北极平流层冬季变暖不利于异相臭氧化学反应的发生, 这对极地平流层臭氧恢复有着重要意义。 相似文献
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《高原气象》2021,40(3):590-602
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。 相似文献
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热带平流层与对流层之间相互作用的研究进展 总被引：7，自引：1，他引：6
以热带平流层和对流层大气中的准两年振荡和ENSO现象,以及热带平流层和对流层交换（STE）过程为主轴,介绍了热带平流层和对流层大气相互作用方面的一些研究进展。众多的研究结果表明,平流层准两年振荡（QBO）和对流层准两年振荡（TBO）存在潜在联系,但二者之间相互作用的物理机制还不是很清晰。QBO对平流层大气中化学成分的空间分布具有显著的影响,但其中的化学-辐射-动力反馈作用目前还未得到充分的研究。以往的研究提供了ENSO影响热带平流层大气令人信服的证据,但影响的程度和范围还未形成一个共识,其中一个原因是平流层内的ENSO信号受到火山喷发和太阳活动的干扰。一些研究指出ENSO事件通过改变行星波的强度和传播对极地平流层大气产生影响,而平流层过程也会对ENSO的发生、发展和演变产生影响,但其可靠性需要进一步的确证。目前,一个较一致的结论是全球变暖会导致热带上涌增强,STE加快。然而,影响热带STE的大气过程较多,特别是季风系统和热带深对流系统对STE的贡献还需要深入的分析研究。 相似文献
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The interactively coupled chemistry-climate model ECHAM4.L39(DLR)/CHEM is employed in sensitivity calculations to investigate feedback mechanisms of dynamic, chemical, and radiative processes. Two multi-year model simulations are carried out, which represent recent atmospheric conditions. It is shown that the model is able to reproduce observed features and trends with respect to dynamics and chemistry of the troposphere and lower stratosphere. In polar regions it is demonstrated that an increased persistence of the winter vortices is mainly due to enhanced greenhouse gas mixing ratios and to reduced ozone concentration in the lower stratosphere. An additional sensitivity simulation is investigated, concerning a possible future development of the chemical composition of the atmosphere and climate. The model results in the Southern Hemisphere indicate that the adopted further increase of greenhouse gas mixing ratios leads to an intensified radiative cooling in the lower stratosphere. Therefore, Antarctic ozone depletion slightly increases due to a larger PSC activity, although stratospheric chlorine is reduced. Interestingly, the behavior in the Northern Hemisphere is different. During winter, an enhanced activity of planetary waves yields a more disturbed stratospheric vortex. This "dynamical heating" compensates the additional radiative cooling due to enhanced greenhouse gas concentrations in the polar region. In connection with reduced stratospheric chlorine loading, the ozone layer clearly recovers. 相似文献
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Temperature trends in the upper stratosphere are investigated using satellite measurements from Stratospheric Sounding Unit(SSU) outputs and simulations from chemistry–climate models(CCMs) and the Coupled Model Intercomparison Project Phase 6(CMIP6). Observational evidence shows a lack of cooling in the Antarctic, in contrast to strong cooling at other latitudes, during austral winter over 1979–97. Analysis of CCM simulations for a longer period of1961–97 also shows a significant contrast in the... 相似文献
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ANALYSES OF THE DYNAMIC EFFECTS ON WINTER CIRCULATION OF THE TWO MAIN MOUNTAINS IN THE NORTHERN HEMISPHERE--Ⅱ.VERTICAL PROPAGATION OF PLANETARY WAVES 
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下载免费PDF全文 A linear,hemispheric and stationary spectral model with multilayers in the vertical was employed to simulate the vertical propagation of waves triggered by mountains.Results show that,in cooperation with the East Asia zonal mean flow,Tibetan Plateau can excite a strong wavenumber 1 perturbation in the stratosphere with its ridge and trough located over the Pacific and Atlantic Oceans respectively.On the other hand,the stratospheric wavenumber 1 perturbation caused by the mechanical forcing of the Rocky Mountains in cooperation with the North America zonal mean flow is very weak.Calculations from observational data of the vertical profile of critical wavenumber for vertically propagating waves imply that the tropospheric wavenumber 1 perturbation can hardly penetrate the North America tropopause upwards,whereas it can freely propagate through the East Asia tropopause into the stratosphere.Two-dimensional E-Pcross-sections obtained from both observational data and simulated results also demonstrate that waves excited by the Rocky Mountains are refracted towards low latitudes in the troposphere during their upward propagation:whereas,in addition to the above mentioned equatorward leaning branch,the wavenumber 1 and 2 planetary waves excited by the Tibetan Plateau possess another branch which is refracted to high latitudes during upward propagation and penetrates the tropopause into the stratosphere.It is therefore concluded that the difference in the horizontal and vertical wave propagations in the two hemispheres is a result of the different dynamical forcing induced by the two main mountains in the Northern Hemisphere. 相似文献
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ANALYSES OF THE DYNAMIC EFFECTS ON WINTER CIRCULATION OF THE TWO MAIN MOUNTAINS IN THE NORTHERN HEMISPHERE——Ⅱ.VERTICAL PROPAGATION OF PLANETARY WAVES 下载免费PDF全文
下载免费PDF全文 A linear,hemispheric and stationary spectral model with multilayers in the vertical was employed to simulate thevertical propagation of waves triggered by mountains.Results show that,in cooperation with the East Asia zonal meanflow,Tibetan Plateau can excite a strong wavenumber 1 perturbation in the stratosphere with its ridge and trough lo-cated over the Pacific and Atlantic Oceans respectively.On the other hand,the stratospheric wavenumber 1 perturbationcaused by the mechanical forcing of the Rocky Mountains in cooperation with the North America zonal mean flow isvery weak.Calculations from observational data of the vertical profile of critical wavenumber for vertically propagatingwaves imply that the tropospheric wavenumber 1 perturbation can hardly penetrate the North America tropopause up-wards,whereas it can freely propagate through the East Asia tropopause into the stratosphere.Two-dimensional E-Pcross-sections obtained from both observational data and simulated results also demonstrate that waves excited by theRocky Mountains are refracted towards low latitudes in the troposphere during their upward propagation:whereas,inaddition to the above mentioned equatorward leaning branch,the wavenumber 1 and 2 planetary waves excited by theTibetan Plateau possess another branch which is refracted to high latitudes during upward propagation and penetratesthe tropopause into the stratosphere.It is therefore concluded that the difference in the horizontal and vertical wavepropagations in the two hemispheres is a result of the different dynamical forcing induced by the two main mountains inthe Northern Hemisphere. 相似文献
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北半球准定常行星波气候平均态的资料分析和数值模拟 总被引：1，自引：1，他引：1
利用NCEP/NCAR再分析资料和大气环流模式(CCSR/NIES AGCM Ver 5.6),对北半球准定常行星波的气候平均态分布进行分析和模拟.再分析资料分析的结果表明:北半球冬季,准定常行星波沿两支波导向上传播,其中一支在对流层上层转向中低纬度传播,另外一支折向高纬度,通过极地波导上传到平流层.其中,1波和2波可以上传到平流层,因而其振幅分布除在中低纬的对流层上层出现一个次大值外,在高纬度平流层中上层会出现一个最大值,3波则主要限制在对流层,其振幅分布除在副热带对流层上层出现一个次大值外,最大值出现在中纬度对流层上层.北半球夏季,整个平流层为东风环流,极地波导不存在,行星波不能上传到平流层,在对流层活动也较弱,1波、2波、3波的传播情况大致相似,表现为在对流层上层由中纬度向赤道地区的传播.相应的振幅分布是,对1波和2波而言,最大值出现在中低纬对流层顶附近,同时在中高纬对流层上层出现一个次大值,而3波的振幅分布正好相反,最大值出现在中高纬对流层上层,次大值则在中低纬对流层顶附近.利用大气环流模式进行的数值模拟表明,模式可以比较好地模拟冬夏季准定常行星波的传播路径,但模拟的北半球冬季沿极地波导向平流层的传播明显偏弱,其结果是对1波、2波而言,高纬度平流层中上层的振幅最大值明显小于再分析资料的数值.文中还讨论了数值模拟与资料分析中行星波的差异可能对大气环流模拟的影响. 相似文献
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线性、定常、多层半球谱模式模拟结果表明,在东亚纬向气流下,青藏高原能在平流层激发出强大的1波扰动,脊槽分别位于太平洋和大西洋上空。在北美纬向气流下,落基山在平流层激发的1波很弱。观测资料计算指出,对流层行星1波很难通过北美对流层顶上传,但却能自由穿过东亚高纬度地区的对流层顶向平流层传播。北美地形所激发的波动在上传过程中均折向低纬传播。青藏高原所激发的行星1波和2波在上传过程中有分支:折向低纬的一支主要局限在对流层中;折向高纬的一支进入平流层。模拟和分析证明,这些差异是北半球两大地形不同的动力作用的结果。 相似文献
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北半球冬季行星波的传播及其输运作用 总被引：20，自引：0，他引：20
利用变换欧拉平均方程讨论了行星波动力学。观测和模拟结果都表明,在北半球冬季准定常行星波的经向传播存在两支波导。一支为高纬度波导,另一支则为低纬度波导。这些结果与理论分析相当一致。通过对EP通量进一步的研究表明,平流层爆发性增温是沿高纬度波导传播的异常行星波与平均气流相互作用的结果。而热带风场的准两年周期振荡（QBO）是低纬度平流层下层大气纬向平均流的一个重要年际变化,它可以影响行星波沿低纬度波导的传播;此外,由一个行星波一平均流耦合模式模拟的结果表明,这个热带风场的变化还可以通过波流相互作用调制行星波沿高纬度波导的传播。 行星波对臭氧的输运作用在文中也进行了分析。行星波强迫出的剩余平均环流表明,耗散的行星波有强的输运作用;向北的涡动热量输送可以强迫出一个正的输运环流,其在低纬度上升并在高纬度下沉。同时研究还表明,热带风场的QBO对行星波传播的调制对输运环流也有重要影响,模式结果表明,在QBO的东风位相期间行星波引起的输运作用明显增强,其结果可用于解释平流层高纬度臭氧的年际变化。 相似文献