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“05·6”华南持续性暴雨发生前上对流层及平流层异常信号分析

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气候与环境研究 2019年第2期24卷 237-250页

作者：梁靖琳雒佳丽田红瑛张诗妍张如华商林兰州大学大气科学学院/半干旱气候变化教育部重点实验室兰州730000 山东省气候中心济南250031

利用欧洲中心ERA-Interim再分析资料,对"05·6"华南持续性暴雨发生前上对流层及平流层信号进行分析。分析结果表明,暴雨发生前一周,暴雨区域上空对流层顶高度出现先降低后升高再降低的变化,这种变化与日本南部的位涡异常存在较好的对应... 详细信息

利用欧洲中心ERA-Interim再分析资料,对"05·6"华南持续性暴雨发生前上对流层及平流层信号进行分析。分析结果表明,暴雨发生前一周,暴雨区域上空对流层顶高度出现先降低后升高再降低的变化,这种变化与日本南部的位涡异常存在较好的对应关系,即我国中纬度沿海一带至日本的高位涡带向华南延伸,使得华南地区上空的位涡升高,对流层顶下降。在环流场中,本次暴雨发生前低纬地区上对流层下平流层(UTLS)区域的东风与1991～2010年平均值相比偏强偏北,华南地区上空平流层东风场也偏强,平流层低层东风在暴雨发生前第9天提早向下传播;位势高度场中,"05·6"华南暴雨发生前中低纬度100h Pa上的南亚高压中心位置偏东偏南;华南地区UTLS区域有较强的位势高度场正异常,在暴雨发生前随时间出现两次明显的加强,但在暴雨发生后减弱。南亚高压中心位置的偏移、东风信号的提早下传、高位涡空气入侵华南均有利于降水的发生。

关键词：华南暴雨上对流层平流层

“05·6”华南持续性暴雨发生前上对流层及平流层异常信号分析

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“05·6”华南持续性暴雨发生前上对流层及平流层异常信号分析

亚洲季风区夏季近地层CO向上对流层输送过程的模拟

第35届中国气象学会年会

作者：梁靖琳雒佳丽田红瑛张诗妍张如华商林兰州大学大气科学学院/半干旱气候变化教育部重点实验室山东省气候中心

利用欧洲中心ERA-Interim再分析资料,对"05·6"华南持续性暴雨发生前上对流层及平流层信号进行分析。分析结果表明,暴雨发生前一周,暴雨区域上空对流层顶高度出现先降低后升高再降低的变化,这种变化与日本南部的位涡异常存在较好的对应关系,即我国中纬度沿海一带至日本的高位涡带向华南延伸,使得华南地区上空的位涡升高,对流层顶下降。在环流场中,本次暴雨发生前低纬地区上对流层下平流层(UTLS)区域的东风与1991-2010年平均值相比偏强偏北,华南地区上空平流层东风场也偏强,平流层低层东风在暴雨发生前第9天提早向下传播;位势高度场中,"05·6"华南暴雨发生前中低纬度100 h Pa上的南亚高压中心位置偏东偏南;华南地区UTLS区域有较强的位势高度场正异常,在暴雨发生前随时间出现两次明显的加强,但在暴雨发生后减弱。南亚高压中心位置的偏移、东风信号的提早下传、高位涡空气入侵华南均有利于降水的发生。

关键词：华南暴雨上对流层平流层

来源： cnki会议评论

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气候与环境研究 2011年第3期16卷 280-288页

作者：陈斌徐祥德施晓晖中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室北京100081 香港中文大学太空与地球信息科学研究所香港999077

基于全球大气研究排放源（Emission Database for Global At mospheric Research,EDGAR,3.2版本）的CO地表排放源数据,借助于拉格朗日大气轨迹输送模式FLEXPART,通过数值模拟手段,初步探讨了2006年夏季亚洲季风区CO异常分布形成的原因... 详细信息

基于全球大气研究排放源（Emission Database for Global At mospheric Research,EDGAR,3.2版本）的CO地表排放源数据,借助于拉格朗日大气轨迹输送模式FLEXPART,通过数值模拟手段,初步探讨了2006年夏季亚洲季风区CO异常分布形成的原因及深对流向上输送和反气旋控制作用相关的输送过程。比较分析发现,受到地表排放源等不确定因素的影响,数值模拟和卫星资料反演的CO浓度存在一定偏差（体积分数相差可达2×10-8~3×10-8）,但其时空变化特征具有相对的一致性。仅在大尺度风场的驱动下,模式亦可以模拟出上对流层区域CO浓度分布特征,但进一步考虑对流抬升的输送作用后,模拟结果和实际资料更吻合,表明亚洲季风区上对流层区域CO浓度大值区的形成是中小尺度对流抬升和大尺度输送的共同作用,但后者影响程度更大。亚洲季风区夏季上对流层区域的CO主要源于印度半岛北部、非洲中部和中国东北部地区的地表排放。该区域CO异常分布主要和两个输送过程相关：一个是大尺度输送和中小尺度对流抬升在垂直方向的输送,使得对流层下部的高CO浓度大气可以很快地抬升到上对流层,甚至可以达到16km的对流层顶高度附近,然后在哈得来环流以及南亚反气旋的影响下,进一步向低纬热带地区输送;另一个是对流层中低层向东和向极一侧的输送使得印度中南部、阿拉伯半岛甚至非洲中部成为亚洲季风区内CO远距离输送的源区。

关键词：亚洲季风区上对流层 CO 拉格朗日输送模式

副热带东亚季风区一次穿透性对流过程影响下平流层成分变化的个例分析

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大气科学 2020年第6期44卷 1155-1166页

作者：孙宁周天军郭准李普曦中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室北京100029 中国科学院大学北京100049 中国科学院气候变化研究中心北京100029

穿透性对流是导致北半球夏季平流层低层南亚高压内水汽极值形成的重要机制之一,关于副热带东亚季风区穿透性对流是否对平流层低层水汽等物质分布存在影响目前尚不清楚。本文选取2016年的武汉暴雨事件,采用Cloudsat和Aura Microwave Limb... 详细信息

穿透性对流是导致北半球夏季平流层低层南亚高压内水汽极值形成的重要机制之一,关于副热带东亚季风区穿透性对流是否对平流层低层水汽等物质分布存在影响目前尚不清楚。本文选取2016年的武汉暴雨事件,采用Cloudsat和Aura Microwave Limb Sounder(MLS)卫星数据,分析了东亚季风区的穿透性对流活动对上对流层/下平流层物质分布的影响。利用CloudSat卫星资料云分类产品和Aura MLS卫星数据联合分析武汉暴雨过程中捕捉到1次穿透性对流事件,该事件发生于2016年7月4日05时(协调世界时)的穿透性对流,中心位于海上梅雨带区域。分析表明,这次对流穿透事件对上对流层/下平流层物质分布有显著影响,穿透性对流活动影响到对流层顶以上的物质分布,具体表现是:首先,穿透性对流显著减少了局地对流层顶附近的臭氧含量,较之气候态对流层顶臭氧含量偏少32.53%;其次,穿透性对流能够增加局地对流层顶附近的水汽混合比含量,它通过更多的云冰粒子蒸发来增强局地平流层水汽含量,同时通过更强的垂直水汽输送来直接加湿平流层。此次穿透性对流事件对水汽变化影响较之对臭氧含量变化的影响更为显著,它使得对流层顶水汽混合比增加近乎一倍(98.15%)。因此,副热带东亚季风区的穿透性对流活动对于对流层向平流层的物质输送起着重要的作用。

关键词：东亚季风区穿透性对流物质输送上对流层下平流层

青藏高原对流层顶附近水汽分布特征及输送研究

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青藏高原对流层顶附近水汽分布特征及输送研究

作者：李潼成都信息工程大学

学位级别：硕士

采用美国AURA卫星携带的MLS微波临边探测仪探测得到的水汽、一氧化碳及臭氧资料以及NCEP/NCAR的再分析资料对2018年高原上对流层至下平流层区域的水汽、一氧化碳及臭氧分布特征及三者的相关关系进行了分析;同时利用基于拉格朗日方法HYSP... 详细信息

采用美国AURA卫星携带的MLS微波临边探测仪探测得到的水汽、一氧化碳及臭氧资料以及NCEP/NCAR的再分析资料对2018年高原上对流层至下平流层区域的水汽、一氧化碳及臭氧分布特征及三者的相关关系进行了分析;同时利用基于拉格朗日方法HYSPLIT模式对拉萨上空空气块进行后向轨迹追踪,并得到了以下结论:(1)通过对水汽分布的年内特征分析得出,春秋冬季的水汽分布基本都呈现出南高北低,从南向北依次递减的状态。夏季,高原及周边地区上对流层至下平流层区域水汽受南亚高压和深对流的共同作用,垂直运动大大加强,上升气流可以达到100 h Pa甚至更高的高度,使得水汽从上对流层可以一直向上传输。同时高原南侧有山脉阻挡,暖湿空气大量抬升,水汽大量凝结,加之南亚夏季风的作用,高原南部水汽远多于北部。(2)通过对高原及其东西两侧的水汽分布状况的分析得知,在高原动力及热力作用的影响下,高原上空上对流层到下平流层区域的水汽含量明显多于其东西两侧,高原西侧水汽随着高度升高而迅速增大,但在100 h Pa高度高原上空及其东西两侧三者的水汽变化趋势趋于一致。(3)对高原不同层次季节内水汽波动进行分析得知,春季各层次水汽整体波动较小,基本都在一个标准差之内。夏季整体波动开始变大,基本在两个标准差以内波动,将215 h Pa和147 h Pa的标准化距平值求相关,相关系数可达0.74,且通过了99%的显著性检验,说明夏季上对流层的水汽能够一直向上传输到对流层顶附近,这从另一角度印证了来自对流层的水汽在上升气流很强的时候,能够将水汽带到更高的高度。秋季对流层顶及下平流层附近出现的水汽异常增加并不是由深对流向上传输造成,其上对流层水汽并未出现异常波动。冬季水汽整体波动稳定,水汽含量低,对流活动少。(4)将水汽和一氧化碳在三个高度做相关性检验得出,在上对流层至对流层顶水汽与一氧化碳呈现出明显的正相关,而在下平流层区域则呈现明显的负相关。水汽和臭氧的相关性检验也可以得到类似结论,水汽和臭氧在对流层中为负相关关系,而在平流层中呈现出正相关,且均通过了95%的显著性检验。水汽在通过对流层顶可能产生冻干脱水等现象,进而造成水汽和一氧化碳在下平流层呈现负相关。进入到平流层的水汽为光化学反应提供氢氧自由基,从而加速了臭氧的消耗,进而水汽含量和臭氧含量同时减少,在平流层呈现正相关。(5)对拉萨一次暴雨过程进行水汽后向追踪发现,此次强降水的水汽通道有三条,分别是起源于孟加拉湾的南部通道,长江流域上游地区的东北通道及高原西北部的西北通道;三条通道中,以南部水汽通道对此次降水输送的水汽贡献最大,气团数目最多,占全部的66.15%;且输送过程中高度和湿度在三条通道中变化最为明显。通过对拉萨上空水汽继续进行前向追踪,发现该地水汽继续向三个方向输送,分别是西部通道(25%),东北折向西南通道(34.38%),南部西折通道(40.63%);起始高度较高的通道水汽以纬向输送为主,起始高度较低的两条轨道可以将水汽带到上对流层甚至更高的高度。(6)对拉萨地区2018年夏季整个时段水汽输送进行追踪发现,水汽的主要通道为三条,分别为东部通道(52.11%),西部通道(25.68%),沿高原东南缘输送后西折通道(22.11%),以第一条通道对中国东部降水影响最大;西部通道的高度及湿度变化最为平缓,其他两条通道变化趋势较为一致,但三者均可以从不同高度向上对流层及对流层顶区域输送水汽。

关键词：青藏高原上对流层水汽输送后向轨迹

青藏高原对流层顶的时空分布对UTLS区域大气成分的影响

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青藏高原对流层顶的时空分布对UTLS区域大气成分的影响

作者：梁嘉颖成都信息工程大学

学位级别：硕士

青藏高原是影响东亚甚至是北半球气候变化的关键启动区域,而UTLS(Upper Troposphere and Lower Stratosphere)区域中大气成分的变化也会对全球气候造成重要的影响,因此为了研究青藏高原上空多种对流层顶与UTLS区域大气成分的特征与联系... 详细信息

青藏高原是影响东亚甚至是北半球气候变化的关键启动区域,而UTLS(Upper Troposphere and Lower Stratosphere)区域中大气成分的变化也会对全球气候造成重要的影响,因此为了研究青藏高原上空多种对流层顶与UTLS区域大气成分的特征与联系,本文基于2008-2016年COSMIC(Constellation Observing System for the Meteorology,Ionosphere and Climate)掩星数据、MLS(Microwave Limb Sounder)卫星数据及ERA-Interim再分析资料,根据WMO的定义得到第一对流层顶(the first lapse-rate tropopause,LRT1)、第二对流层顶(the second lapse-rate tropopause,LRT2)与温度最低点对流层顶(cold point tropopause,CPT),讨论了高原地区多种对流层顶的空间分布与时间演变特征,分析LRT2和CPT高度与温度场的相关关系;以215h Pa、147h Pa与100h Pa代表UTLS区域,分析了水汽、CO及O3、的水平及垂直分布特点与时间演变特征;根据LRT2对流层顶异常情况,选取了4个异常时段,并讨论UTLS区域大气成分的变化情况,最后结合温度场、环流场与垂直速度场等探究其中的物理机制。主要结论如下:(1)夏季LRT1的频率低于5%,而7-9月LRT2在LRT对流层顶中占比90%以上;LRT1、LRT2与CPT高度在年内分别表现出双峰型、单峰型及单峰单谷型的特点;LRT1对流层顶在春秋季较高,夏季最低;LRT2对流层顶夏季高度最高,空间上纬向分布型特征明显;CPT对流层顶则在春冬季较高。(2)当对流层上部存在增温趋势时,LRT2高度也随之增高,而CPT高度会降低;而当平流层下部温度变化表现为上升时,LRT2高度表现出下降的趋势,但CPT高度会随之增加。(3)UTLS区域的水汽在冬半年期间偏少,在215h Pa和147h Pa上均表现出纬向分布特征,且高原北部偏低,南部偏高;但100h Pa冬半年的水汽分布则表现出自北向南递减的相反特征,水汽混合比呈现出较为明显的上升趋势。夏半年的水汽含量居全年最高,尤其是6-8月高原南侧存在明显的水汽大值中心。从垂直分布来看,夏季的水汽混合比在215h Pa至100h Pa之间减小的速率最快,且夏季与秋季水汽混合比在极小值高度之上的增加均不明显;而冬季水汽廓线大致表现出“上升。(4)在时间分布上,CO混合比具有夏高冬低的特征,夏季215hPa与147hPa上CO混合比随时间变化有明显的波动特点,冬季的CO混合比表现出上升趋势;在空间分布上,夏季和初秋的CO混合比则都为明显的南多北少纬向分布型;夏季高原西侧和南侧有CO混合比最大值。O3混合比的高值主要集中在1-3月及10-12月,且春、夏、冬季中O3含量都表现出一定的增加趋势;在空间上,O3混合比具有北高南低的分布特征,在215h Pa至50h Pa以上,O3浓度始终随着高度上升而增加;在100hPa以上O3浓度迅速增加。(5)夏季LRT2偏高时,高原对流层上部的温度增加,位势高度也明显升高,并存在较为活跃的上升运动,对流层上部的东风距平对应着850h Pa印度夏季风的增强,有利于水汽与CO混合比在UTLS区域的增加,但较高的对流层顶与向上的气流运动则不利于平流层中的O3向下输送,因此UTLS低层的O3含量明显下降。反之LRT2偏低,高原对流层上部的温度下降,位势高度降低,下沉运动占据高原的主体,削弱了对流层低层的水汽与CO向上输送的过程,但有利于O3向下扩散,因而UTLS区域中水汽含量较季节平均下降,高原中部的CO含量减少得最明显,UTLS低层有明显的O3增量。(6)冬季LRT2偏高时,高原UTLS区域上部增温显著,300h Pa位势高度明显降低,在100h Pa则有所升高,高原整体以上升运动为主,对平流层内O3的向下输送有消极影响,对流层中高层的偏西风较弱,不利于水汽向高原输送,因而UTLS区域的水汽含量与O3含量偏低,但CO含量高于季节平均。反之LRT2偏低时,对流层上部的温度降低,高原北部的位势高度增高,但100h Pa高原南部位势高度下降,高原上以下沉运动为主,而高原南部仍存在着部分上升运动,对流层中高层的偏西风较强,有利于水汽向高原输送,因而UTLS区域的水汽与O3含量偏高,CO含量在对流层上层偏高,但在下平流层偏少。

关键词：青藏高原对流层顶上对流层下平流层大气成分

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工业动态

产业与环境 1997年第3期 75-76页