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％。     

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).     

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.     

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 .     

臭氧垂直分布个例观测中次峰现象的诊断分析

根据臭氧探空观测数据,结合气象和卫星观测资料,对1999年8月2日北京地区10～18km高度范围出现的臭氧次峰进行分析.研究表明:臭氧次峰的出现与切断低压这一天气过程有密切联系,并伴有显著的高空急流.用国家气象中心高分辨率同化预报系统(HLAFS)再分析网格点数据对臭氧次峰的动力过程进行了诊断分析,结果说明非地转平流输送和对流层顶折叠是对流层臭氧次峰形成的重要原因.     

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.     

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.     

龙凤山和瓦里关臭氧总量异常变化与天气过程关系研究

通过对黑龙江龙凤山和青海瓦里关Brewer 地基臭氧总量的长期观测资料以及与观测时段对应的全球 NCEP R1 系列位势高度再分析资料的统计分析发现, 龙凤山和瓦里关臭氧总量观测值有时存在剧烈的逐日变化, 对这种异常变化进行定量分析, 并对其与对流层天气过程的关系进行研究, 发现两者之间存在良好的对应关系。臭氧总量的异常变化大多数出现在11 月至次年5 月的冬、春季节, 并且臭氧总量的异常升高(第一类异值点)总是伴随着平流层低层(250~70 hPa)的槽线和地面(1000 hPa)的低压中心后方的天气形势, 而臭氧总量的异常降低(第二类异值点)则时常伴随平流层低层的脊线和地面的高压中心后方的天气形势, 这表明臭氧总量的异常变化可以作为地面天气系统转变的一个信号。     

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。     

中国云南地区地面紫外辐射观测

 在云南丽江(26°52′N,100°13′E)和勐腊(21°29′N,101°34′E)两地分别对以254nm和297nm为中心波长的太阳紫外辐射作了地面观测.观测时间为1999年7月～2000年5月.本文分析了两地紫外辐射的时空变化并初步讨论了与云量、臭氧总量的相关关系.研究结果表明:297nm波段的紫外辐射夏季强,冬季弱,具有明显的季节变化.丽江地区的紫外辐射在同一云量条件下高于勐腊地区,这可能是由海拔高度的差异引起.云量对两地的紫外辐射变化有强烈的影响,而当剔除云量、季节和随机变化等影响因素后,紫外辐射和臭氧总量呈现出了负的相关关系.     

利用天顶散射光观测反演大气臭氧柱浓度

利用天顶散射光-差分光学吸收光谱法反演了2006年12月至2007年12月上海地区(31.3°N,121.5°E)上空的臭氧柱浓度.在反演过程中,考虑了O3,NO2,O4,H2O的吸收以及大气Ring效应对测量光谱的贡献.利用经验函数对反演结果进行筛选,将Langley plot方法与O4,H2O的拟合结果相结合,确定参考光谱中的臭氧含量.数据分析表明,2007年上海上空臭氧柱总量高值出现在4月至6月,低值出现在10月至1月,月均值的变化幅度约为50DU.实验测量误差在6%～7%左右.将地基臭氧柱总量观测结果与美国TOMS臭氧观测资料进行对比,二者的变化趋势基本一致,相关系数为0.81,地基观测结果普遍低于TOMS臭氧观测值.最后对二者产生差别的原因进行分析和讨论.     

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。     

平流层大气中HCl分布特征及其与臭氧分布的关系

根据卤素掩星试验(HALOE)提供的卫星数据，论文研究了平流层微量气体HCl的分布特征及其与臭氧分布的关系，得到如下结果：HCl混合比垂直方向随高度增加，并在平流层稳定在10^-9的量级；在10hPa以下的气层中，在同一等压面上，高纬地区的HCl混合比明显大于低纬地区，且南北半球相对赤道近似对称分布；而HCl在10hPa以上的分布就比较均匀．此外HCl的分布还随季节变化，相对于赤道有南北回归的移动．HCl混合比的年际变化分为两个阶段：在1992-1996年间，是整个大气中HCl含量增长相对较快的阶段；在1997～2001年间，大气中HCl相对稳定并保持着较高的含量．此外，平流层HCl混合比分布与其臭氧混合比分布也有很好的相关性．     

邵武首次臭氧探空观测垂直廓线特征分析与臭氧总量估算

2021年11月24日,利用我国自行研制的CTY-1型臭氧探空传感器和地面接收设备,福建省首次臭氧探空观测科学试验在邵武开展。该文对此次臭氧探空观测到的0～33km臭氧分压、温度、湿度等资料进行分析,结果表明,(1)当天整个对流层的臭氧分压较小,到达平流层后臭氧分压开始明显增大,一直增加到25km附近达到极大值。(2)对流层臭氧体积混合比由地面向对流层顶波动式递增。(3)平流层臭氧体积混合比的极大值出现在32km附近。(4)此次观测对流层臭氧总量34.3DU,占比12.8%,平流层臭氧总量233.8DU,占比87.2%。研究显示,此次臭氧探空观测垂直廓线特征和臭氧总量的分布占比符合一般规律。     

Hadley环流上升支特征及其与东亚臭氧变化的关系

 利用NCEP/NCAR再分析风场资料和TOMS臭氧总量资料以及ECMWF臭氧混合比资料,用叠加计算方案分析了1992~2002年整10 a的平均经圈环流(MMC)气候态特征;在此基础上定义了Hadley环流上升支强度指数(HAI),研究Hadley环流上升支与东亚地区臭氧的相关关系.结果表明:南、北半球的2个Hadley环流圈的公共上升支具有明显的季节特征;冬、夏HAI(WHAI/SHAI)均表现出明显的年变化,WHAI在2月最强,SHAI在8月最强,WHCI与其所处高度的负相关性较夏季好.分析还指出,Hadley环流上升强度越强,同期东亚相对应的Hadley环流上升极值高度处对流层臭氧浓度越小.     

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.     

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.     

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.     

云南省大气臭氧变化及其对烤烟生长和化学品质的影响研究

 选取了在云南省广泛栽种的云烟85和K326两个典型的烤烟品种作为考证样本,利用位于滇中的楚雄地区可靠的1990～1998年烤烟单位产量及品质数据资料及同期昆明Dobson观测站的臭氧总量的实测数据,考虑到烤烟的生长期,相应选择了4～8月份的UVB月平均观测值来探讨臭氧量与烤烟生产的关系.基于此,着重分析了UVB月平均观测值的变化与烤烟的产量、上等烟的比例、以及烟草化学成分的相关关系.研究结果显示:臭氧总量的增减可以影响烤烟产量;大气臭氧变化对烤烟的化学品质也有一定影响;而制约烤烟生产的其他自然因素的综合影响应当予以关注和研究.     

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.