平流层大气基本过程及其在东亚气候与天气变化中的作用

平流层位于对流层之上，约占大气总质量的15%，拥有地球生命紫外保护伞的大气臭氧层；该大气层自上受到太阳辐射的作用，自下受到对流层大气波动上传的作用，还受到自然过程和人类活动所产生物质向上输送的作用，产生了本质上不同于对流层的动力学、物理学和化学过程。这些过程在以下三个方面对我国国家重大需求有重要作用：①科学预测气候变化，为可持续发展规划与环境外交提供科学依据。平流层大气成分分布与状态，对于驱动对流层气候变化的关键因子--对流层顶辐射强迫的强度与变化具有重大的控制作用。人类活动产生的温室气体与化学反应活性气体，通过平流层化学-辐射过程对于对流层气候的辐射控制以及通过动力与物质输送的影响，是预测全球和区域气候变化的国际公认的缺失环节之一；②为建立和改善区域性天气气候的中长期预报途径与方法提供科学基础。天气气候的中长期预报对于防灾减灾工作具有极大的重要性，目前大气科学界尚缺乏有效的预报理论与方法。已有研究表明，平流层过程对于许多天气气候过程存在着超前一周以上的“先兆”信号，在作用机制上亦有一定的理论依据。加强我国研究平流层过程在中长期天气预报中的作用，提出预测理论与方法十分迫切；③为我国临近空间高技术国防活动的平流层环境保障建立基础。目前，20～100公里大气层已成为国防和人类活动新的制高点。平流层大气动力、化学成分和辐射环境及其变化的预测预报方法的建立即将成为重大的应用需求。