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-地球科学进展.PDFVIP

第２４卷　第３期 地球科学进展 Ｖｏｌ．２４　Ｎｏ．３ ２００９年３月 ＡＤＶＡＮＣＥＳＩＮＥＡＲＴＨＳＣＩＥＮＣＥ Ｍａｒ．，２００９ 文章编号：１００１８１６６（２００９）０３０２９７１１ 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 １ １，２ １，２ 刘　毅 ，刘传熙 ，陆春晖 （１．中国科学院大气物理研究所中层大气与全球环境探测重点实验室，北京　１０００２９； ２．中国科学院研究生院，北京　１０００４９） 摘　要：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； ＳＳＷ过程前后行星波活动频繁，有长时 ② 间多次的上传，且以１波作用为主，２波对其进行补充； 在 ＰＶＬＡＴ坐标中分析发现ＳＳＷ扰动过 ③ θ 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； 增 ④ 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ＮＯ、Ｏ、ＣＨ、ＨＯ等微量气体成分的垂直、水平分布发生显著变化； ２ ３ ４ ２ 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ＴｒｏｐｏｐａｕｓｅＯｚｏｎｅＦｌｕｘ，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。 关　键　词：爆发性增温；极涡；行星波；臭氧；上对流层—下平流层 中图分类号：Ｐ４２１；Ｐ４２１．３２　　　文献标志码：Ａ １　引　言 的一系列研究表明ＳＳＷ和行星波的活动有着密切 ［１］ 关系，１９７１年Ｍａｔｓｕｎｏ 提出：ＳＳＷ是由对流层行星 平流层爆发性增温（ＳＳＷ）是指在 １０ｈＰａ及其 波向上传播、并与平均流相互作用，在临界层附近发 以下的平流层里，短期内温度突然升高，沿６０°Ｎ纬 生的一种温度突然增加的现象。之后许多学者开始 圈平均温度与极点间温度的梯度发生反转，同时相 根据行星波的变化从不同角度利用不同方法来研究 应的位势高度梯度也反转为北高南低，６０°Ｎ以北地 ［２］