亚印太交汇区低纬上空不同层次大气臭氧的时空变化分析

 利用ECMWF 195709~200208共45a的多层臭氧质量混合比月平均资料,详细分析了亚印太交汇区(AIPO)低纬地带上空平流层、对流层各层次上臭氧浓度的分布特征.结果表明:①区域上空对流层、平流层及臭氧总量大尺度特征均显著,纬度带分布特征明显;②对流层和平流层臭氧各个季节变化趋势相反,平流层臭氧和臭氧总量各个季节变化趋势一致;同一层次夏季臭氧浓度变化趋势与其他3个季节变化趋势相反;③区域上空20~3hPa是臭氧浓度的高值区,50~30hPa臭氧平均变化幅度最大;④对流层臭氧距平变化在整个高度上较为一致,正、负距平随季节绕赤道做南、北半球摆动,且存在季节性突变;⑤赤道上空有明显从平流层上层随季节逐渐往较低层传播的臭氧正负距平现象.     

大气臭氧准两年周期振荡

对全球网格点大气臭氧总量的卫星观测数据进行了分析，结果表明：大气臭氧总量有明显的准两年周期振荡（ＱＢＯ），且准两年周期振荡从低纬度地区向高纬度地区传播；大气臭氧的ＱＢＯ存在一定的纬圈结构，局部地区的ＱＢＯ有从高纬度地区向低纬度地区传播的现象．     

北半球Hadley环流与臭氧气候演变规律及其相互关系

 利用欧洲中心(ECMWF)1957年9月到2002年8月共540月的ERA-40的经向风和臭氧质量混合比月平均资料,通过定义一系列Hadley环流指数来分析研究Hadley环流与臭氧的气候演变规律及其相互关系.分析指出:①在定义的几个Hadley环流指数中,北半球Hadley环流强度指数(NHCI)与臭氧的相关最好,全球Hadley环流指数(HCI)次之.因此进一步运用功率谱和凝聚谱方法对NHCI与臭氧的变化做出周期分析;②南半球臭氧的时间序列与Hadley环流各指数的相关关系最好,赤道次之,北半球相对小一些;③NHCI与臭氧之间的相关关系总体表现为明显的纬度带分布,说明了不同的纬度,平均经圈环流(MMC)对臭氧的输送作用不同.④NHCI与臭氧的季节变化都十分显著,二者之间有很多显著的共振周期,最突出的约为5~6个月,1 a的共振周期是各自变化的显著周期.臭氧的变化落后于NHCI振荡,且不同的纬度带落后时间长度不同.     

平流层全球重力波活动的气象电离层及气候卫星观测

利用从2007年1月~2013年2月的COSMIC(constellation observation system for meteorology ionosphere and climate)温度数据,分析了平流层(20~35 km)的全球重力波活动及其随纬度、高度和季节的变化特征,揭示了平流层不同纬度重力波活动的中期变化规律;以及重力波振荡周期随纬度的变化。赤道地区重力波全年活动很强,且存在明显的准两年振荡(quasi-biennial oscillation,QBO)。在20°S~20°N的重力波势能极大值区与强对流区域保持一致。中高纬地区重力波主要表现为冬季强夏季弱。中纬地区,两个半球冬季陆地上重力波活动强于海洋,且南美洲南部安第斯山每年除夏季外,都有较明显的重力波活动。高纬地区,南半球冬季重力波分布保持稳定,而北半球则在某些区域增强,某些区域较弱,这一现象可能是与SSW(stratospheric sudden warming)相关。通过LS谱图分析,发现QBO主要出现在平流层低纬地区,AO(annual oscillation)和SAO(semiannual oscillation)则主要出现在平流层中高纬地区。     

平流层全球重力波活动的COSMIC观测研究

本文利用从2007年1月到2013年2月的COSMIC（Constellation Observation system for Meteorology,Ionosphere and Climate)温度数据,分析了平流层（20-35 km）的全球重力波活动及其随纬度、高度和季节的变化特征,揭示了平流层不同纬度重力波活动的中期变化规律。以及重力波振荡周期随纬度的变化。赤道地区重力波全年活动很强,且存在明显的准两年振荡(quasi-biennial oscillation,简称QBO)。在 〖20〗^° S-〖20〗^° N 的重力波势能极大值区与强对流区域保持一致。中高纬地区重力波都主要表现为冬季强夏季弱。中纬地区,两个半球冬季陆地上重力波活动强于海洋,且南美洲南部安第斯山每年除夏季外都有较明显的重力波活动。高纬地区,南半球冬季重力波分布保持稳定,而北半球则在某些区域增强,某些区域较弱,这一现象可能是与SSW（Stratospheric Sudden Warming）相关。通过LS谱图分析,我们发现QBO主要出现在平流层低纬地区,AO（annual oscillation,简称AO）和SAO（semiannual oscillation,简称SAO）则主要出现在平流层中高纬地区。     

臭氧总量的纬度带变化特征分析

利用NOAA卫星的SBUV/2(SBUV:太阳反向散射紫外辐射测量仪)观测仪资料来分析大气臭氧总量多年(1989～2000年)在不同纬度带的趋势变化、年际变化和季节变化。结果表明:各纬度带臭氧总量都是下降的,但下降幅度和速率各不相同。南北纬度带具有不同的年际变化特征。各纬度带臭氧总量在春季最大,秋季最小,夏冬两季处于中间,对于不同纬度带,臭氧总量季节变化也不同。     

75°N～70°S UV-B辐射经向变化特征的观测研究

利用1999～2000年中国首次北极和第16次南极科学考察资料,对75°N～70°SB段紫外辐射(UV-B)经向变化特征的研究结果表明,到达地面的UV-B随着纬度增加而减少,且北半球平均UV-B小于南半球;UV-B的日变化规律,基本上与到达地面的总辐射相同.在极地夏季地方时中午前后,冰雪表面反射率很大的地方,有时能观测到接近于赤道地区的最大UV-B辐照度(垂直太阳光线面上).在中山站附近海域,到达地面UV-B的增大与高层大气臭氧减少密切相关,而与地面臭氧浓度变化关系不大.     

大气对流层顶热量收支变化的时空结构研究

 利用1948~2006年NCEP/NCAR的温度场、风场和对流层顶气压场的逐日资料,对全球对流层顶热量收支及其方差进行了计算.通过对计算结果的分析发现:①南北两半球对流层顶断裂区附近以及青藏高原是对流层顶热量收支变化的显著区域,南半球纬向平均加热率随纬度的波动比北半球剧烈;②赤道附近对流层顶的热量收支处于相对的准平衡态,而加热率突变性最强的区域位于海陆交界的洋面上空;③全球对流层顶的平均热量收支是处于大气冷却为主的热力学状态结构中,而且平均加热强度的主要年代际演变呈现出整体降低的趋势,年际变化则具有显著的QBO现象;④南北半球对流层顶正负加热率存在着随季节变化的空间波列结构,夏季加热率的经向梯度较弱,而冬季经向梯度增强并具有多样性;⑤对流层顶断裂带所在区域为加热率方差常年显著的带状区域,方差的高值带随着季节的转换存在着南北向的移动和东西向的伸缩现象,冬季是对流层顶空间热量收支变化最活跃的季节.     

亚洲地区十一个臭氧观测站资料的某些基本变化特征

本文利用亚洲地区11个大气臭氧观测站12年(1965—1976)的臭氧总量月平均资料及相应时段里亚洲上空500mb位势高度等气象资料,采用相关分析和谐波分析等基本方法,初步研究了亚洲上空臭氧含量的某些基本时空变化规律,发现臭氧分布及其变化趋势上均有明显而确切的经向和纬向差异存在,並指出在30—35°N的纬度带上臭氧分布及变化有异常的跃变现象。     

赤道地区平流层水汽准两年周期振荡特征

采用了从1991-12月～2004-06时的卤素掩星试验(HALOE)资料,将其按季节在空间上进行了插值到5°×5°的经纬度网格上,并求出其距平,由此给出赤道地区的平流层水汽的时间—高度剖面图,将上述图表与臭氧的QBO进行比较,并进行试探性分析．分析表明：赤道地区水汽在平流层的低层至中上层存在着明显的QBO现象．这些工作对研究平流层大气的动力过程、化学过程、辐射过程都是有意义的．     

对流层垂直臭氧分布变化量对生物质燃烧响应的模拟研究

 采用区域气候模式与大气化学模式相连接的模式系统,模拟研究了对流层垂直臭氧分布变化量对东南亚生物质燃烧排放源强变化的响应程度.结果表明,源区对流层臭氧垂直积分浓度对燃烧源强变化十分敏感,下游区次之.特别是在对流层的中低层影响最显著,但对源区臭氧的贡献比下游区要大得多.在对流层中高层,源区和下游区受影响程度相当.对流层低层源区臭氧增加的时间超前下游区,超前的时间随高度的增加而减小,而在对流层中层出现滞后现象,到对流层高层臭氧最大值出现的时间相同.     

中国西南上空大气臭氧垂直分布的结构特征

 用球载电化学臭氧探空仪于2001年春季在中国西南昆明上空测得臭氧垂直分布的精细结构,结果表明臭氧垂直廓线具有多层次特征.在21～30km高度之间是臭氧分压多峰值的极大值层,极大值平均为15.13mPa,臭氧混合比极大值平均高度在30.2km.对流层顶附近臭氧分压存在极小值,且有南风分量的极大风层对应.对流层上层和平流层低层出现臭氧峰值时,其峰值层附近具有显著的冷平流特征.在5km以下观测到了不稳定的对流层臭氧高浓度峰值层.     

卫星遥感监测大气臭氧总量分布和变化

 利用卫星紫外仪器TOMS、OMI和TOU的臭氧总量数据(1979-2014年),研究了全球及关键地区臭氧总量的分布及变化。讨论了南北半球臭氧总量分布和变化的差异,探讨了影响臭氧分布和变化的可能因子。重点分析了中国区域、青藏高原和极地的臭氧变化,并利用FY-3数据对南极臭氧洞和北极臭氧低值进行了监测。结果表明,臭氧总量的分布和变化在中高纬度地区具有很强的不均匀性,极地臭氧损耗依然明显,青藏高原的臭氧增长大于同纬度其他地区,其机制更加复杂。     

大气臭氧层变化与南亚高压活动关系的探讨

从亚洲地区 10 0hPa位势高度场及臭氧观测站的臭氧总量资料中 ,通过统计分析发现南亚高压移动与大气臭氧总量变化两者之间存在相关性 .当臭氧总量由最大距平值开始下降 1个月后 ,南亚高压在 10°N以北 ,15 0°E以西的范围内建立 .臭氧总量继续下降 3～ 4个月后 ,南亚高压出现北跳 ,其中 2 5°～ 33°N ,85°～ 95°E是北跳的一个关键区 .10 0hPa位势高度距平与臭氧距平呈反相关关系 ,且位势高度距平的最大振幅较臭氧距平的最大振幅超前 2～ 3个月出现 .     

对流层顶大气臭氧的季节变化研究

 采用季节划分和季节突变的概念、理论及方法,对44a(1958~2001年)的大气臭氧资料及对流层顶气压场资料进行了计算,并分析了对流层顶大气臭氧的季节变化.结果发现对流层顶大气臭氧的季节变化在全球大部分区域中的突变性都比较明显,表明对流层顶大气臭氧的季节变化受到上对流层和下平流层中多种因素的影响.通过分析还发现,利用曾庆存所定义的参数R_W(t)及有关的一些概念和方法确能很好地反映对流层顶大气臭氧的季节变化.     

兰州城区臭氧浓度时空变化特征及其与气象条件的关系

依据兰州市环境监测站１９８５－１９９６年大气Ｏ３的监测资料,对兰州城区Ｏ３浓度的年际变化,年变化,日变化和空间分布等时空变化特征进行了分析研究,并分析了其浓度变化与气象条件的关系。结果表明：兰州城区大气Ｏ３浓度存在着较明显的年际变化,最近几年有准两年的变化周期,且其年平均浓度值有波动式升高的趋势;年变化与日变化为单周期,浓度最大值分别出现在７月和午后,空间分布以兰州西固区Ｏ３浓度最高;Ｏ３浓度分布     

2001年春季临安、昆明和香港臭氧垂直分布特征的对比分析

利用2001年3月到4月上旬在中国临安、昆明和香港特别行政区进行臭氧探测获得的资料,对这3个地点的臭氧垂直分布特征进行了分析与对比,发现3个地点的臭氧分布特征既有相同点,也有不同点。其主要不同点有,最大臭氧分压和所处高度不同;临安10～16km高度的臭氧浓度远远大于昆明与香港;在对流层低层,香港有一特别突出的高臭氧浓度层,昆明次之;临安对流层的中上层没有像昆明和香港出现的臭氧低值区现象。根据NCEP分析资料给出的2001年3月的背景大气环流特征表明不同的大气环流有不同的臭氧垂直分布特征,临安地区易受北方冷气团的影响,昆明和香港则受低纬度暖湿气团影响较大;对流层高层的副热带急流对3个地点臭氧垂直分布也有不同的影响。     

大气对流层顶的臭氧时空分布变化

 利用1958~2001年的臭氧垂直分布和NCEP资料,计算出全球对流层顶的气候场,并对其空间分布、季节、年际和年代际演变进行了分析.结果表明:①对流层顶臭氧质量比呈纬向分布的特征明显,南北半球中纬度和南极为高值区,赤道和北极为低值区,且与对流层顶高度和温度场有对应关系;②从400~70 hPa的温度和臭氧质量比垂直经向剖面中,显现出对流层顶的上层和下层由于具有不同的物理和化学过程导致垂直分布存在差异;③对流层顶臭氧质量比纬向距平场的年代际变率具有不同位相的时空演变尺度,南半球的时空差异比北半球大,南极最不稳定,低纬和赤道地区幅度变化较小,但时间尺度较大;④极地各季节对流层顶的臭氧分布和高度场特征相似,低纬则与温度场分布较一致;⑤对流层顶断裂带中臭氧质量比最大值出现在春季,秋季为最小值,其对应的纬度存在明显的季节空间经向波动,夏季达到最高纬度,冬季到达最低纬度;⑥对流层顶臭氧质量比纬向距平的季节变率表现出准半年变化趋势,且两半球变化趋势相反.