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.     

青藏高原和伊朗高原上空臭氧变化特征及其与南亚高压的关系

采用TOMS、HALOE和SAGEⅡ臭氧卫星观测资料,对青藏高原上空臭氧的垂直结构和变化特征以及伊朗高原臭氧低值中心做了相应的研究,并且对两个高原臭氧低值中心进行了对比.结果表明:夏季伊朗高原同青藏高原一样存在臭氧低值中心;青藏高原和伊朗高原上空臭氧含量的变化与同纬度带其他地区相比,在12～22km或120～30 hPa这个气层中减少最明显,在此气层中伊朗高原上臭氧的减少比青藏高原上的更厉害.进一步采用NCEP/NCAR再分析资料分析了亚洲上空位势场和位温的变化及其与臭氧变化的关系,结果显示青藏高原和伊朗高原上空臭氧含量的变化和南亚高压有着密切的关系.南亚高压正好处在青藏高原和伊朗高原上空,夏季当南亚高压中心偏伊朗高原时,伊朗高原上空臭氧总量比多年平均值低,6、7月份随南亚高压中心位置的变化,伊朗高原上空臭氧总量变化明显,而青藏高原上空臭氧总量变化不是很明显.利用此区域夏季等位温面的变化对上述关系的机理进行了初步的探讨.     

MSR资料中臭氧层演变及恢复趋势的分析

 利用一种新的全球臭氧总量再分析(MSR)数据,分析了1978—2008年臭氧总量的时空演变趋势.结果发现:全球平均臭氧总量变化在1996年以前主要表现为显著的下降,其后下降趋势变缓,进入WMO所规定臭氧恢复第1阶段的变化模式.前期臭氧下降趋势为-1.037 4×10^-4 cm/月,后期减小为-3.750 0×10^-6cm/月;1996年以前全球臭氧总量为普遍减少,显著区域主要集中在北半球中纬度和南半球中高纬度,1996年以后在60°S~30°N间和北美北部及其以东海域出现有大面积的臭氧总量增加的区域,臭氧增加和减少的量均较少;不同地区臭氧总量的变化均不相同,青藏高原为持续减少转为略有增加,赤道西太平洋由基本不变转为增加,南极从急剧减少转为略有增加.     

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.     

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.     

卫星实测臭氧总量资料在区域气候模拟中的应用研究

 将卫星观测的TOMS臭氧总量资料应用于区域气候模拟中,在不同纬度的地区采用随季节变化的臭氧总量.以中国地区为例,对比模拟了考虑臭氧随季节、纬度变化和模式原有的固定臭氧值对气候的不同影响.结果发现:对区域气候模式RegCM2而言,用于研究中国地区时,模式中的臭氧总量比实际状况偏大,利用实测臭氧资料后能产生负的晴空辐射强迫,并引起云量变化,导致地表温度变化.     

龙凤山区域本底站臭氧总量本底值变化规律

黑龙江龙凤山（LFS）区域大气本底站已于1993年利用Brewer#076仪器开始了臭氧总量的业务观测,这为监测我国东北地区的臭氧总量长期变化以及与此有关的气候环境变化的科研与业务工作的开展提供准确的基础性数据。     

昆明地区臭氧总量变化和气候关系的初步分析

利用１９６３￣１９９２年期间昆明地区平流层臭氧,温度以及降水量等观测资料,分析及计算了该地区的臭氧演变趋势,冷暖和旱涝指数。研究结果显示：臭氧总量的变化包含着气候异常的信号,臭氧长期变化趋势与气候变化之间有明显的对应关系。     

昆明地区臭氧总量变化与降水之间关系的初步关系

利用因子分析和谱分析方法,探讨昆明地区臭氧总量变化与降水的关系,揭示了臭氧和降水间各自存在的变化周期的相互联系,分析了影响降水、臭氧总量状态变化的主因子及这些主因子的周期,为认识昆明地区氧总量与降水之间的关系提供了一些事实。     

西藏高原太阳红斑紫外线的测量

文章阐述了实地测量和利用卫星数据,以及分析青藏高原太阳紫外线的部分结果。地面测量结果显示西藏城市和乡村2005-2006年晴天红斑紫外线日总量[J/m2]变化规律;2006年西藏城乡晴天紫外线A(UVA)和紫外线B(UVB)日总量对比。卫星数据分析结果显示整个青藏高原夏季太阳紫外线强度的空间分布规律,同时与周边地区的强度做了比较。测量和分析结果能为该地区的地面紫外线情况和人类健康等诸多方面提供量化的数据。     

Analysis for retrieval and validation results of FY-3 Total Ozone Unit (TOU)

Retrieval experiment was made for global total column ozone using the first year measurements of Total Ozone Unit (TOU) on board the second generation polar orbiting meteorological satellite of China, FY-3/A. The retrieval results were analyzed and validated by comparison with AURA/OMI, Meteop/GOME-2 global ozone products and ground-based ozone measurement data. The qualititative comparisons over the globe especially over Antarctica and the Tibetan Plateau show that the spatial and temporal distribution characteristics are consistent with OMI and GOME-2 products. The quantitative comparisons with ground-based measurements and AURA/OMI ozone product were made over 74 stations, the TOU total ozone retrieval has a 3% rms relative error compared with AURA/OMI ozone product and 4.2% rms relative error with ground-based measurements. The maximum difference between satellite retrieval and ground-based measurements was found in the Antarctica ozone hole. The TOU global ozone product is operational and distributed to all users.     

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 …     

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.     

FY-3 satellite Ultraviolet Total Ozone Unit

FY-3 satellites are Chinese second-generation polar orbit meteorological satellite series. Ultraviolet Total Ozone Unit (TOU) is one of the main payloads on FY-3 satellite and the first instrument for daily global coverage of total ozone monitoring in China. The main purpose of TOU is to measure the Earth backscatter ultraviolet radiation for retrieving daily global map of atmospheric ozone. TOU will provide the important parameters for environmental monitoring, climate forecasting and global climate changi...     

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.     

Glacial fluctuations and its impacts on lakes in the southern Tibetan Plateau

ost of the glacial mass on the Tibetan Plateau and the surrounding regions is in the mid- and low-latitudes. Ac-cording to China’s latest glacier inventory, there are about 36793 existing glaciers with a total area of roughly 49873.44 km² on the Tibetan Plateau, accounting for about 79.5% of the total glaciers and 84% of the total glacial area in China. Glaciers on the Tibetan Plateau can be categorized into three types: marine-type glaciers (or temperate glaciers); sub-continental glaciers (or sub-polar glaciers); and continental glaciers (i.e. polar glaciers).......