平流层臭氧变化对对流层气候影响的研究进展.PDFVIP

第３２卷　第５期 干　旱　气　象 Ｖｏｌ．３２　Ｎｏ．５ ２０１４年１０月 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｒｉｄＭｅｔｅｏｒｏｌｏｇｙ Ｏｃｔ，２０１４ 张健恺，刘　玮，韩元元，等．平流层臭氧变化对对流层气候影响的研究进展［Ｊ］．干旱气象，２０１４，３２（５）：６８５－６９３，［ＺＨＡＮＧＪｉａｎｋａｉ，ＬＩＵＷｅｉ， ＨＡＮＹｕａｎｙｕａｎ，ｅｔａｌ．ＰｒｏｇｒｅｓｓｅｓｉｎＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＶａｒｉａｔｉｏｎｓｉｎＳｔｒａｔｏｓｐｈｅｒｉｃＯｚｏｎｅｏｎＴｒｏｐｏｓｐｈｅｒｉｃＣｌｉｍａｔｅ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｒｉｄＭｅｔｅｏｒｏｌｏｇｙ，２０１４，３２ （５）：６８５－６９３］，ｄｏｉ：１０．１１７５５／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６－７６３９（２０１４）－０５－０６８５ 平流层臭氧变化对对流层气候影响的研究进展 １ １ １ １ ２，３ １ 张健恺 ，刘　玮 ，韩元元 ，王飞洋 ，谢　飞 ，田红瑛 （１．兰州大学半干旱气候变化教育部重点实验室／兰州大学大气科学学院，甘肃　兰州　７３００００； ２．北京师范大学全球变化与地球系统科学研究院，北京　１００８７５； ３．中国科学院大气物理研究所／大气科学和流体力学数值模拟国家重点实验室，北京　１０００２９） 摘　要：平流层对对流层的作用是准确评估、预测对流层气候变化的一个重要方面。其中平流层成分 尤其是臭氧的变化，可以改变平流层乃至对流层的辐射平衡，从而影响平流层、对流层的热动力过程。 本文从辐射、动力２个角度介绍了平流层臭氧影响对流层气候变化的若干研究进展。平流层臭氧可 以通过长短波辐射的方式对对流层大气造成辐射强迫，利用大气化学气候模式可以定量计算平流层 臭氧变化引起的辐射强迫，但是辐射强迫的估算受模式中辐射传输模块本身缺陷的影响存在不确定 性。动力方面，平流层臭氧变化产生的辐射效应可以改变温度的垂直和经向梯度，造成波折射指数的 变化，进而影响平流层甚至对流层内波的折射与反射，通过上对流层下平流层区域内的波—流相互作 用，对对流层气候产生影响。另外，南极臭氧损耗可通过大气环状模影响冬春季中高纬度对流层的天 气气候，但是其影响的强度大小以及物理机制仍需进一步的确认。值得注意的是，北极平流层臭氧的 变化与北半球中高纬度气候变化之间的关系相比南半球要更加复杂，需要更为深入的研究。 关键词：平流层对流层相互作用；平流层臭氧；气候变化；大气辐射；热动力 文章编号：１００６－７６３９（２０１４）－０５－０６８５－０９　ｄｏｉ：１０．１１７５５／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６－７６３９（２０１４）－０５－０６８５ 中图分类号：Ｐ４２１．３２　　　　　　　文献标识码：Ａ 引　言 南半球对流层的气候变化有重要的影响，包括副热 带西风急流增强并向南极移动、Ｈａｄｌｅｙ环流拓宽、 平流层是距地表约１０～５０ｋｍ的大气层，其大 副热带干旱区向极地移动和南极海变暖、海冰面积 气质量约为地球大气的１５％ ，对人类活动影响较大 减少等现象［１２－１７］。在北半球，全球变暖的信号存在 ［１－２］ 的臭氧也集中在这一层大气中 。传统上认为， 明显的季节性、区域性差异：自２０世纪７０年代末开 平流层大气仅是被动的接受来自对流层的波动扰动 始，冬季早期（１１、１２月）欧亚大陆有变冷的趋势，相 和化学成分的输送，而平流层的大气过程对对流层 ［１８］ 反加拿大北部则有变暖的趋势 ；冬