南亚季风环流与臭氧时空分布变化关系的特征分析

利用2005年1月至2017年12月搭载在美国环境监测Aura卫星上的臭氧监测仪（Ozone Monitoring Instrument, OMI）数据和NCEP气象资料,在夏季风环流指数定义方法的基础上,重新定义了南亚区域冬季风环流指数,并分别计算了南亚夏季风和冬季风环流指数. 结合冬夏两季环流的强弱变化采用相关分析、合成分析和奇异值分解（Singular Value Decomposition, SVD）等方法,探讨了环流异常形势下臭氧的时空变化特征. 结果表明:①南亚夏季纬向环流与经向环流的强度变化存在一致性,冬季经向环流与纬向环流的强度变化差异较大. ②南亚臭氧柱总量的季节变化明显,且近13年来臭氧柱总量整体呈上升趋势. ③夏季（冬季）风环流指数与对流层中低（中高）层和平流层中低层臭氧的相关性显著,但夏季平流层和对流层的相关趋势相反. ④夏季风环流增强对应青藏高原?伊朗高原上空及南侧区域的上升运动增强,对臭氧的输送作用是造成对流层臭氧分布呈现差异的原因. ⑤冬季风环流强弱期的垂直上升和下沉运动中心的移动,以及南北向、东西向气流交汇区的差异是造成臭氧分布不同的原因.     

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。     

夏季海洋上副热带高压的成长维持与青藏高压的联系

北半球夏季,例如就七月份的平均情况说,在地面图上可见:在太平洋上和大西洋上各为一强大高压所控制,这就是人们原先最早所称的副热带高压,而在大陆上在青藏高原至阿拉伯一带地区及墨西哥一带地区各为一低压区。但到对流圈的高层,例如在200毫巴图上,则见在青藏高原伊朗高原地区上空及墨西哥地区上空各出现强大高压,而在太平洋与大西洋上空主要为低压区,无论是太平洋副高或大西洋副高均已消弱不见,至多呈现为大陆高压东缘的一个微弱高脊而已。夏季出现在大陆高原上空的高层高压和主要出现在大洋上空的中低层高压虽同是位于副热带地区的强大高压系统,但结构性质不同,其形成过程不同,当然其间存在某些联系。本文主要乃就其形成问题,定性地讨论夏季海洋上副热带高压的成长维持与青藏高压的联系,提出看法,并用以解释南、北半球副热带高压年变化的同步性现象。     

北半球仲春平流层行星波活动对臭氧总量分布的影响

采用NCEP/NCAR再分析资料和TOMS臭氧总量资料,分析了1979～2003年4月份平流层行星波1波和2波的变化,及其对北半球中高纬臭氧总量分布的影响.结果表明,在通常情况下,4月份平流层中下层行星波1波强于2波,对应的位势高度场在欧亚大陆北部为一低压涡旋,而北美北部为一高压区.此时,从东北亚到北加拿大为臭氧总量的高值区,而北欧至格陵兰一带为臭氧的低值区.但在有些年份,2波比较强时,相应的位势高度场在极地为一明显的低压涡旋,此时在极地附近会出现臭氧低值区.个别年份如1997年,1波在25年中最强,2波也很强,强低涡中心比常年更靠近北极点,在与之位置相同的地方出现了25年中最明显的臭氧洞.还有一些年份,北极地区主要由高压控制,臭氧总量的高值区基本上出现在北极及其附近.     

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 .     

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.     

基于OMI数据分析青藏高原周边对流层低层臭氧的分布特征

提出一种利用地形海拔落差以及臭氧总量差来估算对流层低层大气臭氧浓度的方法.根据搭载于美国宇航局Aura卫星上的臭氧监测仪(OMI)提供的臭氧总量日观测数据,利用该方法计算出青藏高原与其周边地区四川盆地及印度北部的地形海拔落差及臭氧总量差,进一步分析了该地区低层大气臭氧的分布特征.结果表明:青藏高原周边地区对流层低层大气臭氧分布呈明显的季节变化,且低层大气臭氧分布有南北差异,南部臭氧含量高于北部.     

青藏高原臭氧亏损变化及其对太阳活动的响应

基于ECMWF的37a(1979—2015年)和NASA的30a(1979—2008年)TOMS/SBUV月平均臭氧总量资料,分析了青藏高原(以下简称高原)臭氧总量及其亏损的多时间尺度演变特征,讨论了太阳辐射通量对高原臭氧总量亏损的影响.结果表明:37 a来高原臭氧总量呈现一致的下降趋势,且春、冬季的下降趋势更为显著,表明高原臭氧总量的下降趋势强于非高原区;1979—2015年各季高原臭氧总量的下降幅度明显小于1979—2008年的下降幅度,表明近年来高原臭氧总量的下降趋势有所减缓;各季高原臭氧总量及亏损存在显著的准11a振荡周期,春季和夏季高原臭氧总量亏损的高低值年对应并落后于太阳辐射通量的峰谷期.     

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。     

东亚天气季节转换与大气臭氧活动关系的探讨

本文是继文献[1]的研究之后,进一步对大气臭氧层活动与东亚大气环流及天气季节转换之间的关系所作的探讨。我们从天气和动力上简要阐述了大气环流与臭氧层活动的一般关系、对东亚上空的臭氧总量分布和季节变化。臭氧层活动与东亚天气季节转换之间的关系进行了讨论。并付臭氧总量变化与自然天气季节转换资料作了初步计算分析,结果表明。东亚上字臭氧总量的季节变化在纬向和经向上存在着差异。东亚西部中高纬地区上空的臭氧层变化与东亚季节转换有一定的联系。     

建国以来我国黄土高原地区历史自然地理研究工作的回顾与展望

通过考古对比和文献分析的方法，对建国以来黄土高原地区的历史自然地理研究状况进行了系统总结，重点阐述了天然植被分布区域变化、河湖水文状况变化、黄土地貌变化、沙漠形成扩展等问题的研究状况。同时，还提出了今后环境变迁趋势及调控变迁方向与速度之措施。     

Relationship between the atmospheric heat source over Tibetan Plateau and the heat source and general circulation over East Asia

On the basis of NCEP/NCAR version I daily reanalysis data from 1971 to 2000 and by the methods of inverse calculation, correlation analysis and comparative analysis, the influences of atmospheric heat source （AHS） over the Tibetan Plateau on the large-scale AHS and the general circulation in summer are studied in this paper. The results show that AHS over the plateau in summer may trigger a heat source wavetrain propagating northeastward along the coast from the East Asian continent and West Pacific to Bering Strait-Arctic or even North America. In addition, if AHS over the eastern plateau is intense, South Asian High moves to southeast and West Pacific subtropical high moves to southwest; on the contrary, if AHS over the eastern plateau is weak, South Asian High moves to northwest and West Pacific subtropical high moves to northeast. Therefore, South Asian High and West Pacific subtropical high move in the horizontally-opposite directions in terms of interannual variation, for which AHS over the eastern plateau seems to be thermodynamically responsible.     

Uplift of the Tibetan Plateau and environmental changes

Major progress, problems, and challenges of recent investigation of the Tibetan Plateau uplift processes and resulting environmental changes are reviewed and summarized briefly, which especially covers the National Tibetan Research Projects of the Chinese Eighth (1992-1996) and Ninth (1997-2001) "Five-Year Projects". The Tibetan Plateau uplift is a complicated multiple cyclic process. The Gangdise and Himalayas began to uplift in the Middle Eocene and Early Miocene respectively, while the main part of the Plateau merely underwent corresponding passive deformation and secular denudation, resulting in two planation surfaces. The third and also the strongest uplift involved the whole Plateau and its marginal mountains commenced at 3.6 Ma. Successive Kunlun-Huanghe movement at 1.1-0.6 Ma and Gonghe movement at 0.15 Ma raised the Plateau to its present height. The Asian monsoonal system and Asian natural environment formed in response to these tectonic uplifts.     

夏季青藏高原与东亚及热带的降水廓线差异分析

利用热带测雨卫星上测雨雷达的探测结果,考察了青藏高原与东亚及热带地区降水廓线的异同.结果表明高原深厚弱对流降水为高原上最主要的降水类型,占降水总样本近90%,而对总降水量的贡献超过70%,其雨顶高度接近海拔13 km,最大降水率出现在近地面.高原与陆面(非高原地区)及洋面的降水廓线差异主要表现在:①高原上缺少陆面和洋面上的层云降水;②高原深厚对流降水云团在垂直方向上只有2层,难以从平均廓线中辨认深厚降水云团中的冰水混合层和冰晶过冷水层;③高原深厚强对流降水在垂直方向的厚度受到了"压缩",平均最大厚度约10 km,显著小于陆面及洋面地区的平均厚度;④高原深厚弱对流降水平均廓线斜率大于其他地区对流降水平均廓线斜率,表明8 km以上的降水率垂直变率大,由此将释放出更多的潜热,造成显著高于周边地区的对中高层大气的加热.     

青藏高原全新世气候变化研究进展

青藏高原是世界上最高、最年轻的高原，它对北半球的气候变化有重大影响。全新世是与人类进化、人类文明形成最密切的时期。分析、总结了青藏高原全新世的气候环境变化的研究成果，并对这些成果进行讨论。高原的全新世大暖期来临于10kaBP，鼎盛期为7—6kaBP，大暖期时，高原植被、森林扩大，泥炭发育，湖面上升，夏季风增强。大约在5kaBP，高原气候由暖湿向冷干转变。     

Natural vegetation of geological and historical periods in Loess Plateau

The study of natural vegetation of geological and historical periods in the Loess Plateau is an important scientific and practical issue for the development of northwestern China.However,interpretation of the natural vegetation before human reclamation is still controversial.The paper aims to analyze the potentical factors that cause the difference in knowledge of Holocene natural vegetation developing in different topographies of the Loess Plateau.The distribution of paleovegetation in this region shows significant difference among rocky mountains,valleys,and Yuan lands(the plain area),i.e.it does not follow the natural vegetation zonation,as that in eastern China does.The Yuan lands with thick loess accumulation were never covered by a vast of dense forests during the Holocene.Forests (or open forests)developed preferably in valleys in the southern part of the Plateau and rocky mountains on the Plateau during the warm period of the Holocene.Some of local vegetation outside of the Loess Plateau are more subjected to the control of geomorphology and ground water.     

Mass exchange between stratosphere and trotosphere over the Tibetan Plateau and its surroundings

Using NCEP dataset we calculate the exchange of mass across the thermal tropopause by the Wei's method from 1978 to 1997 over the Tibetan Plateau and its surroundings. We also calculate the annual variation of aerosol and ozone of 100 hPa level with the monthly SAGE dataset from July 1988 to December 1993. Results indicate that ( i ) the mass from troposphere to stratosphere is magistral station in summer over the Tibetan Plateau and its surroundings. The air transport reaches the summit in midsummer with two large value centers, which lie in the north of Bengal Bay and southeastern Tibetan Plateau, respectively. A large value center, which lies over the Tibetan Plateau, is smaller than that aforementioned. In winter, the mass transport is from stratosphere to troposphere, and reaches the minimum in January. ( ii ) As far as the 19-year mean cross-tropopause mass exchange from June to September is concerned, the net mass transport is 14.84x1018 kg from troposphere to stratosphere. So the area from the Tibetan Plateau to the Bengal Bay is a channel through which the mass of lower atmosphere layer gets into upper troposphere and lower stratosphere. (iii) The cross-tropopause mass may take the lower level aerosol to the tropopause. Then, the concentration of aerosol near the tropopause becomes larger, which may cause the content of ozone to reduce.