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《大气和海洋科学快报》2021,(3)
大气CO_2浓度增加,大气辐射平衡调整,将影响到大气的辐射加热,对季风环流的产生影响.CMIP6结果显示,大气CO_2浓度增加,可减弱季风区主雨季对流层高,低层的辐射加热,加强对流层中层的辐射加热.各季风区加热响应的峰值层次不同:亚洲季风区平均层次最高(500-775 hPa),北非,南美,澳洲季风区次之 (550-600 hPa),北美(600hPa)和南非季风区(600-775 hPa)较低.各季风区水云的垂直分布及其长波辐射效应的变化是形成峰值层次差异的主因. 相似文献
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利用红外辐射光谱反演大气CO2浓度的理论研究 总被引：3，自引：0，他引：3
依据最新的大气分子光谱数据集(HITRAN 2004),利用逐线积分辐射传输模式,模拟计算了大气顶射出红外辐射光谱及其对大气CO2浓度变化的灵敏度,发现:大气CO2 4.3 μm吸收带,特别是2 2412 249 cm-1、2 2502 258 cm-1、2 2592 267 cm-1和2 3822 390 cm-1波段射出的红外辐射,随CO2浓度的增加而显著降低,且很少受其他大气成分变化干扰,因此特别适于用来遥感探测大气CO2浓度的变化.根据最优非线性反演方法,反演获得了015 km的大气CO2廓线,结果表明,利用上述4个通道的红外辐射值,可精确反演出自由对流层的CO2浓度变化. 相似文献
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依据最新的大气分子光谱数据集(HITRAN 2004),利用逐线积分辐射传输模式,模拟计算了大气顶射出红外辐射光谱及其对大气CO2浓度变化的灵敏度,发现:大气CO2 4.3 μm吸收带,特别是2 2412 249 cm-1、2 2502 258 cm-1、2 2592 267 cm-1和2 3822 390 cm-1波段射出的红外辐射,随CO2浓度的增加而显著降低,且很少受其他大气成分变化干扰,因此特别适于用来遥感探测大气CO2浓度的变化.根据最优非线性反演方法,反演获得了015 km的大气CO2廓线,结果表明,利用上述4个通道的红外辐射值,可精确反演出自由对流层的CO2浓度变化. 相似文献
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青藏高原是对流层水汽和污染物进入平流层的一个重要通道,这些大气成分会对全球气候产生重要影响。利用MLS探测资料和ERA-Interim资料,对2012年7月5日发生在青藏高原中部的一次强对流活动中对流层上部平流层下部(UTLS)H_2O、O_3、CO和IWC的分布特点进行分析,并通过Wei公式估算穿越对流层顶的臭氧和水汽通量。分析结果表明:(1)O_3混合比在100hPa附近相对多年平均略微增加,从0.3×10~(-6)(V)增加到0.9×10~(-6)(V);CO混合比在150hPa以下最大值增加了0.08×10~(-6)(V);H_2O混合比在215hPa附近增加了80×10~(-6)(V);IWC在对流过程中增加明显,在215hPa处的含量最大达到了0.027g/m~3,比多年平均值增加2倍多。(2)对流活动开始前,向上穿过对流层顶的运动逐渐增强,且总的臭氧和水汽通量输送主要由垂直方向的瞬时运动变化贡献。因此高原上的强对流活动对对流层低层大气的抬升作用会使UTLS的大气成分发生相应变化。 相似文献
5.
夏季我国干旱、半干旱区陆面过程能量平衡及其局地大气环流 总被引：28，自引：10，他引：18
利用NCEP资料分析得出,夏季我国干旱,半干旱区在整个欧亚大陆上是陆面感热通量最强的地方,与此对应的陆面潜热通量则最弱.陆面所接收的太阳短波辐射主要以感热和长波辐射的能量形式释放.该区降水量很少,降水量的年际变率也很弱;因此,该区的陆面热量通量都显出很弱的年际变率;然而,这些通量的年代际变率信号则比较显著.我国干旱、半干旱区大气环流的热力过程与其陆面过程特征密切相关.该区对流层大气的辐射冷却很强,达-3 K d-1.由于缺乏水汽和上升运动,大尺度凝结加热率、深对流加热率、浅对流加热率都非常弱.因此,600hPa以上的大气以绝热下沉加热来平衡辐射冷却;600hPa以下,陆面感热引起的垂直扩散加热率非常强,多达8 K d-1,它除了平衡辐射冷却以外还制造对流层低层的对流运动,以绝热上升冷却来平衡多余的垂直扩散加热.总之,我国干旱、半干旱区的陆面过程特征决定了该区大气运动的特殊垂直结构,即对流层低层对流上升运动及其上层的下沉运动.我国干旱、半干旱区陆面能量平衡及其局地大气环流的年代际变率,是全球气候系统年代际变率的必然结果. 相似文献
6.
利用红外辐射光谱反演大气CO2浓度的理论研究 总被引：1，自引：0，他引：1
依据最新的大气分子光谱数据集（HITRAN 2004）,利用逐线积分辐射传输模式,模拟计算了大气顶射出红外辐射光谱及其对大气CO2浓度变化的灵敏度,发现：大气CO24．3μm吸收带,特别是2241-2249cm^-1、2250-2258cm^-1、2259-2267cm^-1和2382—2390cm^-1波段射出的红外辐射,随CO2浓度的增加而显著降低,且很少受其他大气成分变化干扰,因此特别适于用来遥感探测大气CO2浓度的变化。根据最优非线性反演方法,反演获得了0-15km的大气CO2廓线,结果表明,利用上述4个通道的红外辐射值,可精确反演出自由对流层的CO2浓度变化。 相似文献
7.
近百年来，随着工业的发展，CO2的排放量大大增加，由于CO2导致的全球大气温度升高这一问题引起了研究人员的高度重视。CO2引起的全球变暖可以引起气候和天气系统的变化，本文利用卫星资料（TOVS）和MODTRAN辐射传输模式，通过改变大气中CO2含量的方法讨论对流层中低层大气辐射加热带来的影响。 相似文献
8.
首先利用臭氧探空资料验证了Aura-MLS卫星反演臭氧产品在青藏高原地区的可信度, 然后基于2005年和2006年夏季的数据产品确定了亚洲季风区夏季对流层向平流层的输送通道。结果表明, 青藏高原及其周边区域上对流层－下平流层（UT/LS）中, 一氧化碳(CO)和臭氧（O3）浓度散点分布大体上呈现出典型的“L”型分布, 夏季季节内变化反相关特征表现最明显的高度位于150 hPa附近。从时间变化上看, 7月份相关系数最大, 说明该月份对流层－平流层物质交换最为强烈。100 hPa高度位于对流层顶高度以上, 具有对流层特性的大气主要分布在青藏高原东南侧、 孟加拉湾、 印度半岛、 阿拉伯海以及阿拉伯半岛等区域上空, 说明该区域可能是亚洲季风区夏季对流层向平流层物质输送的一个主要通道。 相似文献
9.
《高原气象》2020,(2)
利用欧洲中期数值预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF)提供的ERA-Interim再分析资料和Aura卫星上微波临边探测器MLS(Microwave Limb Sounder)提供的大气成分资料,研究了南亚高压的南北位移与亚洲季风区上对流层-下平流层区域水汽、一氧化碳(CO)和臭氧(O_3)分布之间的关系。结果表明:(1)在215 hPa,南亚高压偏北时,水汽和CO在伊朗高原、青藏高原东北部至中国东北地区比偏南时高,仅在孟加拉湾以北和中南半岛北部比偏南时低。在100 hPa,偏北时南亚高压控制范围内水汽比偏南时高,而CO则是偏南时偏高。下平流层68 hPa,南亚高压控制范围内偏北时的CO弱于偏南时。O_3在不同高度的分布与CO相反。(2)南亚高压偏北时,高压西部及北部对流比偏南时强,30°N以北南亚高压强度也较强,将对流层低层空气向上输送,导致上对流层215 hPa的水汽和CO在伊朗高原、青藏高原东北部至中国东北地区比偏南时高,而O_3被稀释成为低值中心。(3)在100 hPa,南亚高压偏南时,反气旋环流南部的位势高度偏高,同时反气旋环流中心垂直上升运动较强,将含丰富的水汽和CO以及低浓度O_3的空气向上输送,导致100 hPa上CO的高值中心浓度比偏北强,O_3的低值中心浓度比偏北低。而偏南时南亚高压控制区内对流层顶温度偏低,在"冷凝脱水"作用下,偏南时的水汽反而比偏北低。(4)100 hPa南亚高压偏南时强度比偏北弱,"围困"作用也弱,在上升运动作用下,将更多的高浓度水汽和CO以及低浓度O_3空气向上输送到68 hPa。 相似文献
10.
上对流层/下平流层水物质分布与输送特征 总被引：1，自引：0，他引：1
基于Aura卫星微波临边探测仪（MLS）探测的水汽、冰水含量和温度等资料,对比分析了夏季亚洲季风区与北美季风区、暖池区以及伊朗高原上对流层/下平流层水汽、冰水含量以及水物质总含量（水汽和冰水含量之和）的分布特征,并探讨了不同区域水汽的输送过程。结果表明：在215-83 hPa高度上水物质总含量在亚洲季风区均出现了高值中心,且亚洲季风区水物质总含量明显大于北美季风区;在215 hPa高度水汽对水物质总含量起主要的贡献,而到了147-83 hPa高度,冰水含量与水汽对水物质总含量的贡献大致相当,亚洲季风区上对流层/下平流层水汽的高值中心揭示了反气旋对水汽的隔离作用。水汽混合比在147 hPa和100 hPa高度不同的概率密度分布反映出不同高度影响水汽输送的不同因素。北半球冬季暖池区100 hPa上空温度极低,水汽混合比峰值概率仅为2 ppmv;而在147 hPa高度上,亚洲季风区频繁的深对流使得大量水汽被输送到对流层上层,这是亚洲季风区水汽概率“长尾”分布的主要原因。在100 hPa和147 hPa高度,冰水含量主要集中在小值,可能是由冰晶粒子消耗水汽而增长到一定尺度后沉降造成的。 相似文献
11.
Pressure level of maximum radiative heating enhancement in response to increasing CO2 over the global monsoon area: CO2浓度增加背景下季风区大气辐射加热响应的差异 
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下载免费PDF全文 《大气和海洋科学快报》2021,14(3):100037
Based on the 1%CO2 experiment of CMIP6, in response to increasing CO2, the summer-mean radiative heating (RH) over the global monsoon area (MA) generally features an increasing response in the mid-troposphere and a decreasing response in the lower and upper troposphere. The pressure level of the maximum RH increase over the Asian MA is the highest and largest in range (500–775 hPa); the maximum increases over the North African, South American, and Australian MA are at 550–600 hPa; throughout the North American MA, the maximum heating increase is at 600 hPa; and the levels of the maximum over South Africa are 600 and 775 hPa. For most of the global MA, the maximum enhancement of RH is at 500, 550, and 600 hPa. It is mainly led by the increase in cloud water at and above the maximum level and the decrease in cloud water below, which leads to similar changes in total cloud mass. Because of the longwave heating (cooling) effect at the cloud base (top), the RH enhancements peak at those levels. For the northeast part of the Asian MA and southeast part of the South African MA, RH enhancement peaks at 700 and 775 hPa, mainly attributable to the cloud water reduction below. The reduction leads to similar changes in total cloud. Due to the longwave cooling effect at the cloud top, the reduction contributes to the RH enhancement at the corresponding maximum levels.摘要大气CO2浓度增加, 大气辐射平衡调整, 将影响到大气的辐射加热, 对季风环流的产生影响.CMIP6结果显示, 大气CO2浓度增加, 可减弱季风区主雨季对流层高,低层的辐射加热, 加强对流层中层的辐射加热.各季风区加热响应的峰值层次不同:亚洲季风区平均层次最高 (500-775 hPa) , 北非,南美,澳洲季风区次之 (550-600 hPa) , 北美 (600 hPa) 和南非季风区 (600-775 hPa) 较低.各季风区水云的垂直分布及其长波辐射效应的变化是形成峰值层次差异的主因. 相似文献
12.
Cloud is essential in the atmosphere, condensing water vapor and generating strong convective or large-scale persistent precipitation. In this work, the relationships between cloud vertical macro- or microphysical properties, radiative heating rate, and precipitation for convective and stratiform clouds in boreal summer over the Tibetan Plateau (TP) are analyzed and compared with its neighboring land and tropical oceans based on CloudSat/CALIPSO satellite measurements and TRMM precipitation data. The precipitation intensity caused by convective clouds is twofold stronger than that by stratiform clouds. The vertical macrophysics of both cloud types show similar features over the TP, with the region weakening the precipitation intensity and compressing the cloud vertical expansion and variation in cloud top height, but having an uplift effect on the average cloud top height. The vertical microphysics of both cloud types under conditions of no rain over the TP are characterized by lower-level ice water, ice particles with a relatively larger range of sizes, and a relatively lower occurrence of denser ice particles. The features are similar to other regions when precipitation enhances, but convective clouds gather denser and larger ice particles than stratiform clouds over the TP. The atmospheric shortwave (longwave) heating (cooling) rate strengthens with increased precipitation for both cloud types. The longwave cooling layer is thicker when the rainfall rate is less than 100 mm d?1, but the net heating layer is typically compressed for the profiles of both cloud types over the TP. This study provides insights into the associations between clouds and precipitation, and an observational basis for improving the simulation of convective and stratiform clouds over the TP in climate models. 相似文献
13.
我国西北大气沙尘气溶胶的辐射效应 总被引：21，自引：3，他引：18
利用HEIFE地面辐射平衡观测资料和同期NOAA-11/AVHRR卫星遥感资料定量估算春季我国西北大气沙尘的辐射效应。大气沙尘减小地面净辐射冷却地面,对地-气系统和大气的辐射效应均与地表反照率有关,严重浑浊的沙尘大气在沙漠为短波加热和长波冷却,在绿洲则相反,但净效应都是加热。文中给出了4月大气浑浊度系数约由0.1增大到0.6,在沙漠和绿洲上空沙尘层（850～600 hPa）内大气的附加短波、长波和净加热/冷却率。 相似文献
14.
本文利用约束变分客观分析法构建的物理协调大气变分客观分析模型,通过融合地面、探空、卫星等多源观测资料和ERA-Interim再分析资料,建立了青藏高原那曲试验区5年（2013～2017年）长时间序列的热力、动力相协调的大气分析数据集,并以此分析那曲试验区大气的基本环境特征与云—降水演变和大气动力、热力的垂直结构。分析表明:（1）试验区350 hPa以上风速的季节变化非常明显,风速在冬季11月至次年2月达到最大（＞50 m s?1）,盛夏7～8月风速的垂直变化最弱,温度的垂直变化最强,大气高湿区在夏秋雨季位于350～550 hPa,在冬春干季升至300～400 hPa。（2）试验区6～7月上旬降水最多;春、秋、冬三季,300～400 hPa高度层作为大气上升运动和下沉运动的交界处,是云量的集中区;夏季,增多的水汽和增强的大气上升运动导致高云和总云量明显增多,中、低云减少。（3）夏季的地表潜热通量与大气总的潜热释放最强,大气净辐射冷却最弱,高原地区较强的地面感热导致试验区500 hPa以下的近地面全年存在暖平流,500 hPa以上则由于强烈的西风和辐射冷却存在冷平流。此外,试验区整层大气全年以干平流为主,但在夏季出现了较弱的湿平流。（4）视热源Q1具有明显的垂直分层特征:全年500 hPa以下大气表现为冷源,300～500 hPa和100～150 hPa表现为热源,150～300 hPa则在冬春干季表现为冷源,在夏秋雨季表现为热源,不同高度层的冷、热源的形成原因不同,其中夏季由于增强的上升运动、感热垂直输送和水汽凝结潜热以及高云的形成,因此几乎整层大气表现为热源。 相似文献
15.
亚——非季风区非绝热加热与夏季环流关系的诊断研究 总被引：4，自引：0，他引：4
基于热力适应理论,本文利用 ＮＣＥＰ／ ＮＣＡＲ再分析资料对撒哈拉沙漠、青藏高原和孟加拉湾地区的非绝热加热与夏季环流进行了诊断研究。在非洲撒哈拉沙漠地区,以感热输送为主的加热仅局限于近地面层,边界层以上的大气则以辐射冷却占优势。因而除了边界层内存在着浅薄的正涡度和微弱的上升运动以外,整个对流层几乎都维持负涡度并盛行下沉运动。对于青藏高原地区,强大的表面感热通量引起的垂直扩散是近地面大气加热的主要分量,与大尺度上升运动相关的凝结潜热对低层大气的加热也有一定的贡献。长波辐射造成的对流层中、上层大气的冷却则主要由深对流潜热释放来补偿。夏季高原地区总非绝热加热是正值,且最大加热率出现在边界层内。低空大气辐合产生正涡度,而中、高层大气辐散伴有较强的负涡度。因而高原盛行上升运动,最大上升运动位于近地面层。夏季孟加拉湾地区的深对流凝结潜热释放远大于长波辐的冷却作用,因而整个对流层几乎都保持较强的非绝热加热。４００ｈＰａ层附近的最大加热率引起３００－４００ｈＰａ最强的上升运动。对流层上层是负涡度区,而中、低层为正涡度区。结果还表明,垂直和水平辐散环流与大气的热源和热汇区密切相联：在高层,辐散气流从热源区流向热汇区;在低层则相 相似文献
16.
青藏高原横切变线（简称切变线）是引发青藏高原夏季暴雨的主要天气系统之一。本文基于欧洲中期天气预报中心（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,简称ECMWF）提供的ERA-5再分析资料,选取14个生成于6~8月、生命史为38小时且引发高原暴雨的切变线个例进行合成分析,探究动力和热力作用对夏季切变线生成和强度演变的影响。结果表明:（1）500 hPa切变线生成于伊朗高压和西太平洋副热带高压两高之间的鞍形场中,处于580 dagpm闭合低值中心和272 K高温中心内,比湿大值区的北侧;200 hPa南亚高压北部边缘、西风急流入口区南侧。（2）切变线强度表现出明显的日变化特征,在当地时间（LT=UTC+6h）23时最强,13时最弱。（3）涡度收支诊断表明,青藏高原上空高低层散度变化对切变线强度变化具有指示意义,500 hPa涡度最大值（最小值）出现时间滞后于辐合作用最大值（最小值）3小时。（4）切变线演变过程中,切变线发展时位涡随之增大。位涡收支诊断表明,青藏高原上空的水汽和非绝热加热对切变线的生成和发展演变起到重要作用。当边界层感热加热增强时,低层辐合增强,上升运动增强,在充足的水汽配合下,凝结潜热释放使非绝热加热中心抬高至大气中层,从而有利于切变线生成及发展。 相似文献
17.
Michael Tjernström 《Boundary-Layer Meteorology》1988,44(3):207-230
A higher order closure mesoscale model is used to study the influence of different surface properties on stratiform boundary-layer clouds. The model is hydrostatic, has a terrain-following coordinate system and a sub-grid scale condensation scheme. It also has a radiation parameterisation for shortwave and longwave radiation in order to calculate radiative cooling/heating. The simulations show the effects on a cloud field when cool or cold air is advected over warm water, the possible influence of local circulation systems on cloud fields in situations with weak synoptic forcing and the influence on a cloud field by growing internal boundary layers. Some of the results are compared with simpler physical models, and limitations in those are demonstrated. 相似文献
18.
Utilizing data from NCEP/ NCAR reanalysis, the summertime atmospheric diabatic heating due to different physical processes
is investigated over the Sahara desert, the Tibetan Plateau, and the Bay of Bengal. Atmospheric circulation systems in summer
over these three areas are also studied. Thermal adaptation theory is employed to explain the relationship between the circulation
and the atmospheric diabatic heating.
Over the Sahara desert, heating resulting from the surface sensible heat flux dominates the near-surface layer, while radiative
cooling is dominant upward from the boundary layer. There is positive vorticity in the shallow boundary layer and negative
vorticity in the middle and upper troposphere. Downward motion prevails over the Sahara desert, except in the shallow near—surface
layer where weak ascent exists in summer. Over the Tibetan Plateau, strong vertical diffusion resulting from intense surface
sensible heat flux to the overlying atmosphere contributes most to the boundary layer heating, condensation associated with
large—scale ascent is another contributor to the lower layer heating. Latent heat release accompanying deep convection is
critical in offsetting longwave radiative cooling in the middle and upper troposphere. The overall diabatic heating is positive
in the whole troposphere in summer, with the most intense heating located in the boundary layer. Convergence and positive
vorticity occur in the shallow near—surface layer and divergence and negative vorticity exist deeply in the middle and upper
troposphere. Accordingly, upward motion prevails over the Plateau in summer, with the most intense rising occurring near the
ground surface. Over the Bay of Bengal, summertime latent heat release associated with deep convection exceeds longwave radiative
cooling, resulting in intense heating in almost the whole troposphere. The strongest heating over the Bay of Bengal is located
around 400 hPa, resulting in the most intense rising occurring between 300 hPa and 400 hPa, and producing positive vorticity
in the lower troposphere and negative vorticity in the upper troposphere. It is also shown that the divergent circulation
is from a heat source region to a sink region in the upper troposphere and vice versa in lower layers.
This work was jointly supported by “ National Key Program for Developing Basic Sciences” G1998040904 by NSFC projects 49805003,
49635170, 49823002, and 49825504. 相似文献
19.
为了研究2013年盛夏中国中东部地区异常高温天气的成因,根据中国191个站地面观测资料和NCEP/NCAR再分析资料,利用热力学方程进行了诊断分析。结果表明,非绝热加热(主要是长波净辐散)是夏季中国中东部地区升温最为主要的因子,但2013年盛夏中国中东部地区温度异常偏高(距平)主要是由中低层异常偏强(相对常年平均)的下沉运动造成的,偏强的非绝热加热也有一定的贡献,而异常的温度平流(冷平流)则起着负贡献。结合天气形势分析发现,500 hPa西太平洋副热带高压(西太副高)偏强、偏西、偏北和200 hPa南亚高压偏强、偏东、偏北是造成2013年盛夏中国中东部地区中低层下沉运动偏强的主要原因,偏强的下沉运动又会使空中云雨减少,地表吸收的太阳短波辐射偏强,地表温度偏高,地表向上的感热通量和长波辐射也随之增大。结合海表温度的分析发现,2013年盛夏西太副高偏强、偏西、偏北主要是由赤道西太平洋地区、黑潮地区和北半球西风漂流区海面温度异常偏高造成的。 相似文献
20.
为评估不同要素对东亚季风区准双周振荡的表征能力,对大气向外长波辐射（OLR）、500 hPa位势涡度、850 hPa相对涡度、850 hPa风场和750 hPa比湿等要素的准双周振荡特征进行对比,发现各要素均能很好反映东亚季风区明显的准双周振荡时空特征。OLR及500 hPa位势涡度、850 hPa相对涡度、850 hPa纬向风表征的准双周振荡呈明显的西北向传播特征,500 hPa位势涡度、850 hPa相对涡度、850 hPa纬向风北传更强,北传速度更快。850 hPa经向风的准双周振荡呈明显西移特征,北传弱,北传速度最慢。而750 hPa比湿准双周振荡呈东南向传播。不同要素准双周振荡的强度略有差异,其中750 hPa比湿与其他要素的差异大。总体而言,750 hPa比湿不能较好地表现出东亚季风区准双周振荡活动特征,而其余要素能很好地表征东亚季风区大气准双周振荡,其中500 hPa位势涡度和850 hPa相对涡度准双周振荡特征一致性高。 相似文献