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。     

多伦多地区温度与臭氧剖面的激光雷达与SAGE Ⅱ卫星测量结果比较分析(Ⅱ)

分析结果表明①2种观测系统的测量结果的误差同多伦多市与SAGEⅡ观测点的纬度差异有很大的关系;②2种观测系统的测量结果均显示,多伦多地区臭氧极大层的臭氧含量与臭氧极大层出现的高度有明显的季节变化特征,这与对流层顶的季节变化一致,且臭氧极大值与极大层出现的高度之间大致存在反相关关系;③1994～1995年期间,由2种观测系统的测量结果计算出的10～45*!km的平均气柱臭氧量分别为254和275*!Du(1Du=0.01*!mm),两者间的相对误差大约为-10%.     

多伦多地区温度与臭氧剖面的激光雷达与SAGEⅡ测量结果比较分析（Ⅱ）

分析结果表明：①2种观测系统的测量结果的误差同多伦多市与SAGEⅡ观测点的纬度差异有很大的关系；②2种观测系统的测量结果均显示，多伦多地区臭氧极大层的臭氧含量与臭氧极大层出现的高度有明显的季节变化特征，这与对流层顶的季节变化一致，且臭氧极大值与极大层出现的高度之间大致存在反相关关系；③1994－1995年期间,由2种观测系统的测量结果计算出的10－45km的平均气柱臭氧量分别为254和275Du(1Du=0.01mm)，两者间的相对误差大约为－10％。     

大气臭氧垂直分布的非均匀结构

 对昆明地区2001年春季探测的臭氧分压廓线数据的非均匀结构进行了分析.采用结构函数和双曲分布函数建立自相似的标度律,进而描述臭氧垂直空间中的非均匀结构(如,间歇性、粗糙度、标度指数、功率谱指数、分数维等).计算结果表明:①臭氧分压垂直空间分布序列的分数维在1～2之间;功率谱指数为1～3.②在不同高度层上,对流层顶附近的分数维最大D=1.365;而对流层中的则最小D=1.205.③平流层臭氧分压的垂直间歇性强且粗糙;对流层顶附近的垂直间歇性弱又光滑,并存在着很强的奇异性.     

多伦多地区温度与臭氧剖面的激光雷达与SAGEⅡ卫星测量结果比较分析（Ⅰ）

对加拿大多伦多地区SAGEⅡ卫星及激光雷达探测资料,对2种观测系统所获得的大气温度及臭氧垂直分布进行了比较分析.结果表明①由2种观测系统测量的温度廓线有很好的一致性,特别是在15.5～35.5*!km的垂直区间;②在15.5～40.5*!km的垂直区间,2种观测系统的臭氧混合比的绝对误差的变化范围体积分数是±2×10-6;③大约35*!km以下,由激光雷达获得的臭氧数密度具有较高的精度,反之类推.特别,在包括臭氧数密度极大值层的21.5～35.5*!km范围内,8个剖面平均的相对误差趋于零,其垂直平均值为0.96±7.64%(1σ).     

上海地区臭氧垂直分布特征分析

对2007年5月至2009年12月期间上海市宝山国家气候观象台的臭氧探空观测数据分析表明, 臭氧的垂直分布主要受光化学和动力输送作用影响控制。光化学作用对臭氧分布的影响在边界层和平流层中上层非常明显。边界层内臭氧浓度呈正梯度变化, 受气温、辐射、水汽等因素的影响, 造成边界层臭氧浓度夏季最高、冬季最低的季节变化。在26 km以上的平流层中上层, 光化学作用使得夏季平流层中上层臭氧浓度最高, 冬季反之。动力输送过程对于对流层上层至平流层低层10~17 km高度影响显著, 平流层-对流层交换使得春季该层臭氧浓度最高。     

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.     

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.     

平流层爆发性增温的时空分布特征

利用1950～2003年逐日平均NCEP资料,对平流层爆发性增温（SSW）的特征进行了统计分析,得到如下结果：北半球SSW具有多发性,在这53年里共发现了69次增温事件,平均每年一次以上,有些年份甚至出现2～3次;SSW中心位置随高度变化,在较低层（16 km附近）中心位置大部分偏于西半球的北美北部到北极地区,高层（30 km附近）附近其中心多偏于东半球欧亚大陆的北边到北极地区;北半球SSW最先发生在30 km附近的欧亚大陆以北地区,然后由上向下延伸和传递,同时中心位置也逐渐转到西半球的北美大陆北端;在北半球发生SSW期间,平流层温度场和环流场的变化也会影响到对流层,引起对流层温度场和环流场的变化.对2002年9月发生在南半球平流层的一次强爆发性增温进行分析表明,南半球的这次SSW发生时表现出的特征与北半球稍有不同,在较低层（16 km附近）SSW中心出现在东半球的南端,在较高层（25～30 km）SSW中心位于西半球的南端.     

南亚地区生物体燃烧对昆明地区对流层中下层臭氧浓度的影响

2001-03-21在昆明用电化学臭氧探空仪探测到了对流层低层异常的高浓度臭氧分布。这个个例中昆明对流层低层异常的高浓度臭氧分布特征不同于2001-03-08的昆明个例。使用NCEP分析资料、中尺度数值模式MM5模拟的大气环流数据、卫星观测的东南亚地区的生物体燃烧状况、气溶胶指数等资料,分析了这段时间的天气形势、大气环流、空气块后向轨迹以及生物体燃烧产生的烟尘轨迹,结果发现高浓度的臭氧空气来源于有生物体燃烧的南亚地区。这与以往研究中东南亚地区生物体燃烧导致华南地区对流层低层臭氧浓度异常增高有所不同。     

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.     

南亚地区生物体燃烧对昆明地区对流层中下层臭氧浓度的影响

2001-03-21在昆明用电化学臭氧探空仪探测到了对流层低层异常的高浓度臭氧分布。这个个例中昆明对流层低层异常的高浓度臭氧分布特征不同于2001-03-08的昆明个例。使用NCEP分析资料、中尺度数值模式MM5模拟的大气环流数据、卫星观测的东南亚地区的生物体燃烧状况、气溶胶指数等资料,分析了这段时间的天气形势、大气环流、空气块后向轨迹以及生物体燃烧产生的烟尘轨迹,结果发现高浓度的臭氧空气来源于有生物体燃烧的南亚地区。这与以往研究中东南亚地区生物体燃烧导致华南地区对流层低层臭氧浓度异常增高有所不同。     

Ozone mini-hole occurring over the Tibetan Plateau in December 2003

Since the Antarctic ozone-hole was discovered[1], the ozone depletion in stratosphere and its effect on climate and environment have become the global focus[2-6]. In China, since Zhou et al.[7] in 1994 and later Zou[8] dis- covered the total ozone valley …