全球穿越对流层顶质量通量的时空变化特征

利用1958—2001年44年的ECMWF再分析值资料,采用Euler算法的Wei诊断模型,计算估计了全球平流层与对流层之间穿越对流层顶的质量通量(cross-tropopause flux,即CTF),并对其时空变化特征进行了分析。结果表明:(1)全球CTF的空间分布呈纬向型,且基本与全球经向环流相配合,其中对流层顶断裂带中向下的通量形势较复杂,南半球通量交换的空间变化较均匀,北半球有多峰结构的空间变化,东亚在全球的CTF中有重要作用。(2)南北半球热带对流层顶纬向平均向上的净通量极值分别在5°S为0.873×10-4kg.m-2.s-1和10°N为0.155×10-3kg.m-2.s-1;极地对流层顶向上和向下的通量极值对应在62.5°S为0.510×10-3kg.m-2.s-1,75°S是-0.365×10-3kg.m-2.s-1,55°N为0.257×10-3kg.m-2.s-1,75°N是-0.234×10-3kg.m-2.s-1,两极向上的通量极值在87.5°S为0.355×10-3kg.m-2.s-1,90°N为0.300×10-3kg.m-2.s-1;对流层顶断裂带中向下的净通量极值在35°S是-0.416×10-3kg.m-2.s-1,35°N为-0.333×10-3kg.m-2.s-1。(3)全球的净通量变化出现非对称性的季节波动,南半球和北半球净通量的季节与年际变化趋势完全相反,全球极地对流层顶控制区域的半球年平均质量交换量为-3.55×108Tg.a-1。(4)全球平均的CTF有显著的QBO特征,南北半球的年代际变化明显,特别是20世纪70年代中期至80年代中期出现了质量通量振幅的异常突变现象。

青藏高原及附近区域穿越对流层顶的质量和臭氧通量研究

利用等熵坐标下的Wei公式对青藏高原及附近地区穿越动力学和热力学定义下对流层顶的质量和臭氧通量的时空分布变化进行了计算分析。结果表明,采用这两种定义下的对流层顶时,穿越对流层顶的质量和臭氧通量都表现出在热带纬度带为TST通量,到了副热带则转换为STT通量。由于热力学定义下的对流层顶位置稍高,造成了穿越热力学对流层顶的质量和臭氧通量变化幅度大于动力学对流层顶的情况。另外,还发现在所研究的区域穿越对流层顶质量和臭氧通量交换具有明显的年代际变化特征,在1958—2001年时段内交换是先减弱后增强。青藏高原南部及南侧地区向上的质量和臭氧输送经历了逐渐减弱过程,青藏高原北部地区向下的质量和臭氧通量交换也表现为逐渐减弱的过程,这些区域作为通量输送的通道作用是在减弱的。而接近青藏高原西北侧的塔里木盆地附近的向上输送则是逐渐加强的,表明这一区域交换通道作用在青藏高原及附近地区的质量和臭氧交换过程中起着越来越重要的作用。

穿越东亚不同定义对流层顶质量和臭氧通量的分析

选取动力学和热力学定义的对流层顶作为平流层和对流层之间的分界,并利用等熵坐标下的Wei公式对东亚地区穿越对流层顶的质量和臭氧通量进行了分析,结果发现对流层顶的选择对于研究平流层与对流层交换方面的作用至关重要.东亚地区质量和臭氧通量交换在整体上具有明显的年代际变化特征,1958～2001年近44a的通量交换距平变化可以分为3个比较稳定的时段:即1958～1971,1972～1985和1986～2001年.在这3个时段中,通量交换距平分布表现为"负正负"的变化趋势,说明在东亚地区质量和臭氧净通量交换情况为先增强后减弱.东亚地区平流层和对流层之间质量和臭氧交换正距平区在东北平原和华北平原附近经历了一个逐渐增强的变化过程,表明这些区域在东亚地区平流层和对流层之间的质量和臭氧通量交换中扮演着越来越重要的角色.