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上对流层-下平流层交换过程研究的进展与展望 被引量:74
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作者 陈洪滨 卞建春 吕达仁 《大气科学》 CSCD 北大核心 2006年第5期813-820,共8页
上对流层和下平流层(UTLS)区域的高度范围大致为5~20km。UTLS区域大气成分的分布及变化对于认识气候长期变化也极为重要,因为该区域的臭氧是一种有效的温室气体,其中的水汽、卷云和气溶胶对太阳短波辐射和地球长波辐射有很强的调... 上对流层和下平流层(UTLS)区域的高度范围大致为5~20km。UTLS区域大气成分的分布及变化对于认识气候长期变化也极为重要,因为该区域的臭氧是一种有效的温室气体,其中的水汽、卷云和气溶胶对太阳短波辐射和地球长波辐射有很强的调制作用,因而对于天气和气候变化产生不可忽略的辐射强迫作用;UTLS区域中,还有航空业的飞机排放,强对流云云中与云上闪电产生相当量的NOx,这些都对UTLS区域乃至更高及更低层大气的化学成分与分布产生重大影响。该文介绍上对流层和下平流层区域的交换过程研究的意义和手段,同时介绍有关研究的进展,重点回顾近年来国内一些学者开展的工作。另外,还列举一些研究问题和方向,最后重点展望青藏高原上空上对流层-下平流层区域的研究,因为该地区UTLS交换过程不仅具有显著区域特征,而且在全球平流层-对流层交换中可能有重要贡献。 展开更多
关键词 上对流层-下平流层 平流层-对流层交换 青藏高原
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平流层—对流层交换研究进展 被引量:42
2
作者 杨健 吕达仁 《地球科学进展》 CAS CSCD 2003年第3期380-385,共6页
平流层与对流层之间的物质输送和混合 (STE)是控制自然和人为排放的化学痕量物质对大气成分影响的一个重要过程。STE可以影响温室气体在上对流层和下平流层中的垂直分布 ,进而影响气候。要预报全球气候变化就必须了解平流层与对流层之... 平流层与对流层之间的物质输送和混合 (STE)是控制自然和人为排放的化学痕量物质对大气成分影响的一个重要过程。STE可以影响温室气体在上对流层和下平流层中的垂直分布 ,进而影响气候。要预报全球气候变化就必须了解平流层与对流层之间动力、化学及辐射的耦合。从STE研究的尺度问题 ,热带和中纬度地区STE研究以及我国STE研究现状进行了评述。STE具有多种尺度和形式 ,热带外平流层由波强迫驱动的全球尺度环流 ,可以诊断长时间尺度的STE ,它不能充分描述短时间尺度过程。热带外低平流层环流不能简单地描述为纬向平均 ,要正确描述痕量气体的分布必须包含纬向非对称的天气尺度过程。热带地区的滴漏管理论提供了一个新的诊断STE框架。 展开更多
关键词 平流层 对流层 交换
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平流层-对流层相互作用的多尺度过程特征及其与天气气候关系——研究进展 被引量:39
3
作者 吕达仁 陈泽宇 +1 位作者 卞建春 陈洪滨 《大气科学》 CSCD 北大核心 2008年第4期782-793,共12页
在过去5年中,在国家自然科学基金委员会和中国科学院的项目支持下,针对以大气上下层相互作用中的多时空尺度过程特征及其与天气气候的关系为主要关注内容,开展了几个方面的研究。本文介绍其中的一些主要进展与结果,包括:(1)平流层臭氧... 在过去5年中,在国家自然科学基金委员会和中国科学院的项目支持下,针对以大气上下层相互作用中的多时空尺度过程特征及其与天气气候的关系为主要关注内容,开展了几个方面的研究。本文介绍其中的一些主要进展与结果,包括:(1)平流层臭氧的探测与分析研究;(2)平流层-对流层质量交换(STME)与对流层顶特征研究;(3)中层大气多尺度波动特征研究;(4)大气辐射传输和中层大气卫星临边遥感新方法研究。 展开更多
关键词 大气上下层相互 臭氧 平流层-对流层交换 重力波 大气潮汐 临边遥感
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2000年北半球平流层、对流层质量交换的季节变化 被引量:34
4
作者 杨健 吕达仁 《大气科学》 CSCD 北大核心 2004年第2期294-300,i007,共8页
用 2 0 0 0年NCEP资料 ,P坐标下Wei公式诊断北半球平流层、对流层交换的季节变化。主要结论 :( 1 )热带西太平洋是物质由对流层向平流层输送的主要通道 ,并有明显的季节性东西移动。由于 2 0 0 0年赤道辐合带偏弱 ,因此秋季通量最大。 (... 用 2 0 0 0年NCEP资料 ,P坐标下Wei公式诊断北半球平流层、对流层交换的季节变化。主要结论 :( 1 )热带西太平洋是物质由对流层向平流层输送的主要通道 ,并有明显的季节性东西移动。由于 2 0 0 0年赤道辐合带偏弱 ,因此秋季通量最大。 ( 2 )中高纬度地区同时存在向上、向下的通量 ,大尺度槽区伴随着平流层向下的输送。一年中冬春季向下的输送强 ,夏秋季较弱 ,其季节变化与大尺度环流的季节性变化一致。 ( 3)东亚地区存在很强的平流层向下输送 ,且中心位置移动不大。只占北半球 5 6%面积的东亚其年净交换量竟占北半球的 2 9% ,这说明东亚地区的平流层与对流层之间的质量交换对北半球平流层。 展开更多
关键词 平流层 对流层 质量交换 季节变化 北半球
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东亚地区平流层、对流层交换对臭氧分布影响的模拟研究 被引量:29
5
作者 杨健 吕达仁 《大气科学》 CSCD 北大核心 2004年第4期579-588,i004,共11页
首先将区域酸沉降模式 (RADM)进行改造 ,加入平流层化学模块以替代对流层模块。然后用MM5单向耦合改造后的化学模式M RADM ,对东亚地区一次切断低压( 2 0 0 0年 4月 8~ 1 2日 )引起的对流层顶折叠对上对流层、下平流层臭氧分布形式的... 首先将区域酸沉降模式 (RADM)进行改造 ,加入平流层化学模块以替代对流层模块。然后用MM5单向耦合改造后的化学模式M RADM ,对东亚地区一次切断低压( 2 0 0 0年 4月 8~ 1 2日 )引起的对流层顶折叠对上对流层、下平流层臭氧分布形式的影响进行模拟。结果显示 :( 1 )随着高空槽的发展与切断 ,高空槽的底部及切断低压四周臭氧有显著增加。对流层顶折叠使高空臭氧向下输送 ,这种向下的输送可以到达对流层中部 ,对上对流层的臭氧影响最大。 ( 2 )模式可以成功地模拟出在北京地区探测到的臭氧垂直廓线的双峰结构。 2 5 0hPa处的臭氧分压比背景值增加近 5倍。模拟表明改造后的区域化学模式M RADM可以用于研究天气过程引起的对流层顶附近臭氧的演变情况。 ( 3)上对流层臭氧分布形势的变化主要是由动力过程中的水平平流作用引起的 ,但是对流层顶附近臭氧的化学过程是不可忽略的。 展开更多
关键词 东亚 臭氧 平流层 对流层 交换
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青藏高原及其邻近区域穿越对流层顶质量通量的时空演变特征 被引量:21
6
作者 樊雯璇 王卫国 +4 位作者 卞建春 孙绩华 王颢樾 谢应齐 陈新梅 《大气科学》 CSCD 北大核心 2008年第6期1309-1318,共10页
利用1958~2001年ECMWF资料,根据Wei公式估算了青藏高原及其邻近区域穿越对流层顶的质量通量(CTF),分析了CTF的时空分布特征。分析结果表明:(1)CTF分布呈现纬向型,在副热带西风急流北侧即对流层顶断裂带中存在东西向的TST(对流层向平流... 利用1958~2001年ECMWF资料,根据Wei公式估算了青藏高原及其邻近区域穿越对流层顶的质量通量(CTF),分析了CTF的时空分布特征。分析结果表明:(1)CTF分布呈现纬向型,在副热带西风急流北侧即对流层顶断裂带中存在东西向的TST(对流层向平流层输送)-STT(平流层向对流层输送)-TST的波列结构(水平输送项决定),而南侧分布决定于垂直输送项。(2)在80°E^105°E范围内,冬春季节,青藏高原南部及其以南区域为TST,北部为STT;夏秋季节,整个区域几乎由TST所控制。西风急流南侧的CTF主要决定于垂直项,而北侧主要决定于水平项,再往北,垂直项与水平项贡献相当。(3)青藏高原与孟加拉湾区域平均CTF在所有季节均为TST,即有从对流层到平流层净的向上输送,2月强度最大,7月为另一个极大值;两个极大值有不同的产生机制,后者决定于垂直项,而前者由水平项决定。(4)青藏高原(及孟加拉湾)区域年平均CTF在1958~2001年之间的变化趋势在1982年左右出现一个转折:1982年之前,CTF为递减过程;而之后CTF为相对较强的增长。上述结果表明:尽管冬季高原上空为下沉气流,但高原上空的水平输送项有很强的向上贡献,这与丛春华等(2003)得出的STT不一致。但需要指出的是,根据Wei公式计算的CTF,尤其在急流附近,对资料中存在的误差十分敏感(Gettleman等,2000),因此青藏高原主体上空在冬季是STT还是TST,有待于进一步的分析研究。 展开更多
关键词 平流层-对流层交换 对流层顶断裂带 青藏高原 TST通道
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2001年春季临安地区对流层臭氧异常增加的一次过程分析 被引量:19
7
作者 崔宏 赵春生 +4 位作者 郑向东 郑永光 秦瑜 陈尊裕 陈鲁言 《大气科学》 CSCD 北大核心 2005年第2期259-266,共8页
20 0 1年春季在临安 (30 30°N ,119 75°E)进行的臭氧垂直探测发现 ,从 3月 2 5到 31日有一次明显的臭氧异常增加过程 ,其中尤以 2 9日和 30日对流层上层的臭氧异常增加最具代表性。结合分析地面及高空气象要素演变和高空位... 20 0 1年春季在临安 (30 30°N ,119 75°E)进行的臭氧垂直探测发现 ,从 3月 2 5到 31日有一次明显的臭氧异常增加过程 ,其中尤以 2 9日和 30日对流层上层的臭氧异常增加最具代表性。结合分析地面及高空气象要素演变和高空位势涡度的变化表明 ,这是一次显著的平流层空气由上向下穿过对流层顶深入对流层的下传过程 ,此平流层对流层交换过程与冷空气南下的天气过程和副热带急流、极锋急流移动造成的辐合下沉运动有着密切的联系。 展开更多
关键词 2001年 臭氧 过程分析 异常 临安地区 春季 高空气象要素 副热带急流 垂直探测 位势涡度 结合分析 对流层顶 天气过程 交换过程 下沉运动 平流层 代表性 冷空气 上层 辐合 极锋
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中国华东高海拔地区春夏季臭氧质量浓度变化特征及来源分析 被引量:12
8
作者 张天航 银燕 +6 位作者 高晋徽 陈魁 肖辉 安俊琳 严家德 李爱华 陈建春 《大气科学学报》 CSCD 北大核心 2013年第6期683-698,共16页
利用统计方法和数值模拟对2008年4月18日-7月28日和2009年5月19日-8月20日在黄山光明顶的两次外场观测中臭氧(O3)数据进行了分析,讨论了中国华东高海拔地区O3的质量浓度特征和来源。结果表明,5、6和7月的月平均质量浓度分别为107.7... 利用统计方法和数值模拟对2008年4月18日-7月28日和2009年5月19日-8月20日在黄山光明顶的两次外场观测中臭氧(O3)数据进行了分析,讨论了中国华东高海拔地区O3的质量浓度特征和来源。结果表明,5、6和7月的月平均质量浓度分别为107.73、101.93和68.02μg·m^-1,其中5月和6月的月平均质量浓度相对于国内其他本底站(除上甸子外)以及南极地区高出25~60Iμg·m^-1,7月与其他地区质量浓度相差较少。该地区的0,质量浓度相对于其他地区整体上维持在一个较高的水平,但高质量浓度超标事件发生的次数很少,只占总观测时间的3.9%。质量浓度EI最大值多出现在夜间21时一次日06时(北京时间,下同),呈多峰分布,并且变化幅度很小,在15—20μg·m^-1,通过利用WRF(Weather Research and Forecasting)模式模拟当地上空对流层顶高度和晴空湍流等要素的变化发现,O3质量浓度和对流层顶折叠现象有关。不同天气条件下,其质量浓度在晴天最高,雨天最低,雾天和阴天在二者之间。臭氧质量浓度与温度、相对湿度和其他污染气体(CO、N0和NO3)浓度之间有很强的负相关,而与风速相关性相对较弱;5月北面来风占主导,各风向所对应的O3质量浓度分布较均匀,而6月和7月西南风占主导,北面来向的风对应的质量浓度要高于南面来向。在利用KZ过滤器将O3原始数据分解成不同组份后,发现当地O3质量浓度整体上受低频组份(CBL组份)的控制,其余各高频组份(CSY、CDU和CID组份)只是会使其质量浓度在基准线附近波动。随后对发生在2009年5月28—31日和6月12—15日期间的两次0,质量浓度超标事件中CSY、CDU和CID对基线的贡献做了定量分析。 展开更多
关键词 黄山光明顶 臭氧 平流层和对流层交换 KZ过滤器 位涡 晴空湍流
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夏季青藏高原对流层-平流层交换过程及其气候效应的若干问题 被引量:12
9
作者 卞建春 范秋君 严仁嫦 《气象科技进展》 2013年第2期22-28,共7页
亚洲是目前世界上经济发展最快的地区,其所带来的区域气候环境问题以及对全球气候环境的可能影响成为当前科学界关注的一个重要课题。一些研究表明,夏季亚洲季风区是边界层大气成分(包括污染物)进入全球平流层的一个重要通道,其中青藏... 亚洲是目前世界上经济发展最快的地区,其所带来的区域气候环境问题以及对全球气候环境的可能影响成为当前科学界关注的一个重要课题。一些研究表明,夏季亚洲季风区是边界层大气成分(包括污染物)进入全球平流层的一个重要通道,其中青藏高原由于高大地形的作用而具有重要的地位。从以下几个方面介绍了研究进展及存在的问题:夏季亚洲季风区上对流层/下平流层(UTLS)大气成分及对流层顶气溶胶层的分布特征、卷云及深对流活动特征、夏季南亚高压反气旋环流特征及其对大气成分分布的作用。指出南亚高压反气旋控制区不仅是对流层示踪物的高值区和平流层示踪物的低值区,同时也是气溶胶和卷云覆盖率的大值区,因而是全球比较特殊的地区,从而可以进一步通过大气辐射、微物理、异相化学等过程对区域甚至全球气候环境产生重要影响。比较了亚洲季风区与北美季风区大气成分在UTLS区域分布的异同,讨论了深对流快速输送和大尺度缓慢输送这两种不同尺度过程在大气成分分布的可能作用,尤其对于不同大气成分输送作用的差异,并讨论了南亚高压两种不同模态对UTLS区域大气成分分布的重要作用。最后提出了未来青藏高原对流层—平流层相互作用及其气候效应研究中需要关注的一些关键科学问题。 展开更多
关键词 平流层—对流层交换 青藏高原 亚洲夏季风 南亚高压 深对流 大气化学
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平流层与对流层相互作用的研究进展 被引量:10
10
作者 陆春晖 丁一汇 《气象科技进展》 2013年第2期6-21,共16页
平流层和对流层大气是地球气候系统中的重要组成部分,众多研究表明两者的动力耦合非常密切,平流层并非仅仅被动地接受对流层扰动的影响,强的平流层异常也会对主要发生在对流层的天气、气候现象产生影响。主要介绍了平流层和对流层大气... 平流层和对流层大气是地球气候系统中的重要组成部分,众多研究表明两者的动力耦合非常密切,平流层并非仅仅被动地接受对流层扰动的影响,强的平流层异常也会对主要发生在对流层的天气、气候现象产生影响。主要介绍了平流层和对流层大气相互作用方面的一些研究工作,从引起平流层环流变化的扰动因子出发,总结了对流层大气波动、赤道纬向风准两年振荡、ENSO海温异常和太阳11年周期活动对平流层大气的影响。平流层环流发生改变后,会有环流异常信号从平流层向下传播至对流层,有关北极涛动(AO)的研究很好地证明了这点:平流层中AO异常的信号总是领先于对流层中的AO异常。伴随着平流层和对流层大气之间的动力耦合过程,上、下层大气之间有显著的物质交换(STE)进行,在不同的纬度存在着不同空间尺度、不同作用形式的STE过程,而STE是控制人为和自然排放的痕量化学物质影响大气成分分布的重要过程。还介绍了中层大气模式的发展和应用情况,改进模式中的辐射传输和重力波参数化方案,实现大气化学过程、动力过程和微物理过程的充分耦合是发展中层大气模式的主要工作。在气候变化的背景下加强平流层-对流层大气耦合系统及其相互作用的研究具有重要的科学和现实意义。 展开更多
关键词 平流层—对流层相互作用 平流层—对流层交换 中层大气模式 北极涛动 大气波动
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Cross-Tropopause Mass Exchange Associated with a Tropopause Fold Event over the Northeastern Tibetan Plateau 被引量:9
11
作者 张敏 田文寿 +1 位作者 陈磊 吕达仁 《Advances in Atmospheric Sciences》 SCIE CAS CSCD 2010年第6期1344-1360,共17页
A springtime tropopause fold event, found to be related to a cold trough intrusion from the north, was detected in the northeastern Tibetan Plateau (TP) based on various observations. A nested high-resolution mesosc... A springtime tropopause fold event, found to be related to a cold trough intrusion from the north, was detected in the northeastern Tibetan Plateau (TP) based on various observations. A nested high-resolution mesoscale model was employed to investigate the effect of orography on the stratosphere-troposphere exchange. The model was found to be able to capture plausible tropopause fold properties. The propagation of the tropopause fold changed significantly when the terrain height in the model was altered. However, decreasing the terrain height had no significant effect on the morphology of folds. When a fold passed over an elevated surface, a leeside jet stream and a layer of humid air in the middle troposphere tended to develop. This strong leeside descent of air masses and high mid-level potential instability (PI) could give rise to deep upward motions in the leeside and inject tropospheric air into the lower stratosphere. Besides, when the flow encounters an elevated surface, forced lifting together with mid-level PI can trigger deep convective motions on the windward slope. The troposphere to stratosphere transport was found to be persistent and almost stationary over the windward slope of the TP during the evolution of the fold. 展开更多
关键词 stratosphere-troposphere exchange tropopause fold Tibetan Plateau mesoscale model
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A deep stratospheric intrusion associated with an intense cut-off low event over East Asia 被引量:10
12
作者 LI Dan BIAN JianChun FAN QiuJun 《Science China Earth Sciences》 SCIE EI CAS CSCD 2015年第1期116-128,共13页
European Centre for Medium-Range Weather Forecasts Re-Analysis Interim(ERA-Interim)reanalysis data and satellite data,and trajectory model were applied to analyze the dynamical,thermo-dynamical,and chemical structure ... European Centre for Medium-Range Weather Forecasts Re-Analysis Interim(ERA-Interim)reanalysis data and satellite data,and trajectory model were applied to analyze the dynamical,thermo-dynamical,and chemical structure in the upper troposphere and lower stratosphere(UTLS)of an intense cut-off low(COL)event occurring over East Asia during June 19-23,2010,and to characterize the process and transport pathway of deep stratospheric intrusion.The Atmospheric Infrared Sounder(AIRS)ozone data and the Global Positioning System Ozone(GPSO3)sonde data showed that the air mass originating from the polar formed a region with relatively high values of potential vorticity(PV)and ozone in the center of COL,and a secondary ozone peak appeared in the upper troposphere during mature stage of the COL.Forward trajectory simulation suggested that during the first stage of COL,deep stratospheric intrusion associated with strong northerly wind jet on the west side of the upper-level trough transported ozone-rich air from the polar lower stratosphere into the middle and lower troposphere in the mid-latitude,and increased the ozone concentration there.During the mature stage of the COL,stratospheric air was transported counterclockwise into the troposphere.Backward trajectory model was used to find the source regions of air mass within the COL during its mature stage.Model results show that air masses with high ozone concentration in the center of the COL have two source regions:one is the subpolar vortex which lies in northern part of Center Siberia,where ozone-rich air plays a major role in increasing the ozone concentrations,and the other is the strong shear region which is near by the cyclonic side of the extratropical jet axis(west of 90°E,near 50°N).The air masses with low ozone concentration around the COL also have two source regions:one is the anticyclonic side of the extratropical jet axis,where the air mass with the relatively low ozone concentration at the bottom of the COL is mainly controlled by horizontal movement,and the 展开更多
关键词 deep stratospheric intrusion cut-off low stratosphere-troposphere exchange
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一次切断低压诱发的暖区深对流与异常副热带锋及其平流层-对流层交换 被引量:10
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作者 施春华 李慧 +2 位作者 郑彬 郭栋 刘仁强 《地球物理学报》 SCIE EI CSCD 北大核心 2014年第1期21-30,共10页
采用Cloudsat/CPR云雷达,FY2C/TBB亮温,Aura/MLS大气成分等卫星遥感资料,结合ECMWF气象分析资料和HYSPLIT4轨迹模式,研究了2009年6月一次东亚切断低压的暖区深对流和异常副热带锋面的结构和演变.分析表明,由于低压切断前的旧槽背景,在... 采用Cloudsat/CPR云雷达,FY2C/TBB亮温,Aura/MLS大气成分等卫星遥感资料,结合ECMWF气象分析资料和HYSPLIT4轨迹模式,研究了2009年6月一次东亚切断低压的暖区深对流和异常副热带锋面的结构和演变.分析表明,由于低压切断前的旧槽背景,在低涡的近成熟期,内部冷、暖锋降水偏弱,边沿的高空副热带锋面异常发展到对流层底部,低空西南暖湿水汽在副热带锋前聚集,形成千公里长的暖区深对流降水带.随着该锋面的快速东移,副热带锋区进入原暖区雨带,锋区热力间接次级环流的强上升支,加强了锋下冷侧(原暖湿区)的深对流,但该锋面阻挡了来自暖侧的水汽补充,降水结束.该异常副热带锋区还发生了强烈的平流层-对流层相互交换,在高空急流出口区的下方,平流层1.5PVU等位涡线向下入侵可达5.5km(约500hPa)处,锋下向上的深对流注入可达10km,在入侵-注入混合区,臭氧和水汽的散点图上出现了二者浓度双高和双低的特殊气团. 展开更多
关键词 切断低压 深对流 副热带锋 平流层-对流层交换 暖区
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青藏高原上空UTLS区域一次地形重力波过程中的物质上传 被引量:8
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作者 魏栋 田文寿 +5 位作者 陈泽宇 张健恺 许平平 黄倩 韩元元 张杰 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期791-802,共12页
利用美国航空航天局MERRA(Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications)再分析资料和MODIS(Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer)卫星资料以及欧洲气象中心ECMWF-Interim(European Centre for Medium-... 利用美国航空航天局MERRA(Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications)再分析资料和MODIS(Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer)卫星资料以及欧洲气象中心ECMWF-Interim(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts)再分析资料,分析了发生于青藏高原北侧上空的一次地形重力波事件,并使用中尺度预报模式WRF-ARW.V3.0(Weather Research and Forecasting model,V3.0)对其进行了数值模拟.在此基础上,诊断分析了此次地形重力波在UTLS(Upper Troposphere and Lower Stratosphere)区域造成的物质和能量垂直传输特征.分析结果表明这一中尺度地形重力波信号的水平波长约为600km,与地形扰动水平尺度接近,重力波在对流层中传播的垂直波长约为3km,在垂直方向上随着高度的增加呈现出由东向西倾斜的结构特征.此次地形重力波上传进入平流层并在150hPa附近破碎,波破碎后动量通量在短时间内发生了强烈的衰减,重力波携带的能量在破碎高度附近释放.重力波破碎的同时垂直方向湍流混合变得异常强烈,湍流交换系数可在短时间内增加到背景值的8倍以上,剧烈湍流混合过程导致了对流层上层的空气进入平流层,使下平流层空气出现了位势涡度和臭氧的低值区,在浮力频率的垂直剖面中也可以看到由于地形重力波过程造成的平流层下层浮力频率异常低值区. 展开更多
关键词 地形重力波 上对流层下平流层 平流层对流层交换 WRF模式
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Recent Enhanced Deep Troposphere-to-Stratosphere Air Mass Transport Accompanying the Weakening Asian Monsoon
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作者 Bin CHEN Jianzhong MA +3 位作者 Wei ZHANG Jianchun BIAN Tianliang ZHAO Xiangde XU 《Journal of Meteorological Research》 SCIE CSCD 2024年第4期708-719,共12页
The Asian monsoon(AM) region is a well-known region with prevailing stratosphere–troposphere exchange(STE).However,how the STE across this region changes with the weakening AM remains unclear.Here,we particularly dia... The Asian monsoon(AM) region is a well-known region with prevailing stratosphere–troposphere exchange(STE).However,how the STE across this region changes with the weakening AM remains unclear.Here,we particularly diagnose the air mass transport between the planetary boundary layer(PBL) and the stratosphere over the AM region during 1992–2017 using the Lagrangian particle dispersion model FLEXPART based on the ERA-Interim reanalysis data.The results show that both the downward and upward deep STEs exhibit a detectable increasing trend,while the latter,namely,the deep troposphere-to-stratosphere transport(DTST),is relatively more significant.Further analysis reveals that the long-term trend of DTST over the AM region could be partly attributed to changes in the Pacific Walker circulation and the air temperature(especially at upper levels).Additionally,it is found that DTST increases markedly over the tropical oceanic regions,while the increasing DTST into the stratosphere can be attributed to the enhanced air masses originated from the PBL over the terrestrial regions,where large amounts of pollutant emissions occur.The results imply that the influence of the DTST on the chemical composition and the climate of the stratosphere over the AM region is expected to become increasingly important,and is thereby of relevance to climate projection in an evolving climate. 展开更多
关键词 stratospheretroposphere exchange(STE) air mass transport deep troposphere-to-stratosphere transport(DTST) Asian monsoon(AM) POLLUTION
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Gravity Wave Activity and Stratosphere-Troposphere Exchange During Typhoon Molave(2020)
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作者 HUANG Dong WAN Ling-feng +3 位作者 WAN Yi-shun CHANG Shu-jie MA Xin ZHAO Kai-jing 《Journal of Tropical Meteorology》 SCIE 2024年第3期306-326,共21页
To investigate the stratosphere-troposphere exchange(STE)process induced by the gravity waves(GWs)caused by Typhoon Molave(2020)in the upper troposphere and lower stratosphere,we analyzed the ERA5 reanalysis data prov... To investigate the stratosphere-troposphere exchange(STE)process induced by the gravity waves(GWs)caused by Typhoon Molave(2020)in the upper troposphere and lower stratosphere,we analyzed the ERA5 reanalysis data provided by the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts and the CMA Tropical Cyclone Best Track Dataset.We also adopted the mesoscale forecast model Weather Research and Forecasting model V4.3 for numerical simulation.Most of the previous studies were about typhoon-induced STE and typhoon-induced GWs,while our research focused on the STE caused by typhoon-induced gravity waves.Our analysis shows that most of the time,the gravity wave signal of Typhoon Molave appeared below the tropopause.It was stronger on the east side of the typhoon center(10°-20°N,110°-120°E)than on the west side,suggesting an eastward tilted structure with height increase.When the GWs in the upper troposphere and lower stratosphere region on the west side of the typhoon center broke up,it produced strong turbulence,resulting in stratosphere-troposphere exchange.At this time,the average potential vorticity vertical flux increased with the average ozone mass mixing ratio.The gravity wave events and STE process simulated by the WRF model were basically consistent with the results of ERA5 reanalysis data,but the time of gravity wave breaking was different.This study indicates that after the breaking of the GWs induced by typhoons,turbulent mixing will also be generated,and thus the STE. 展开更多
关键词 gravity wave TYPHOON stratosphere-troposphere exchange STE upper troposphere and lower stratosphere UTLS
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青藏高原沙尘示踪物从对流层向平流层传输的数值模拟 被引量:7
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作者 杨琴 田文寿 +4 位作者 隆霄 陈磊 张杰 黄倩 田红瑛 《高原气象》 CSCD 北大核心 2014年第4期887-899,共13页
利用NCEP再分析资料和卫星观测资料,结合耦合了沙尘模块的中尺度模式WRF,通过个例分析研究了青藏高原及附近地区沙尘气溶胶从近地面向对流层上部和平流层下部传输的特征和机制以及青藏高原大地形对平流层与对流层之间物质交换的影响。... 利用NCEP再分析资料和卫星观测资料,结合耦合了沙尘模块的中尺度模式WRF,通过个例分析研究了青藏高原及附近地区沙尘气溶胶从近地面向对流层上部和平流层下部传输的特征和机制以及青藏高原大地形对平流层与对流层之间物质交换的影响。结果表明,深对流活动可将近地面沙尘气溶胶传输到上对流层—下平流层区域,但是下平流层区域的沙尘气溶胶浓度分布依赖于地面沙尘源的位置和对流的强度,且与对流系统内是否有降水有关。在没有穿透性对流情况下,垂直上升运动不能直接将沙尘输送到下平流层,但上对流层的沙尘可通过扩散作用和小尺度的混合过程经过数小时缓慢地进入下平流层。在没有明显系统性降水的情况下,夏季青藏高原上空旺盛的对流活动和高地形使得高原上空成为气溶胶进入下平流层的主要区域。上对流层区域的沙尘气溶胶浓度还受到平流层空气入侵的影响,在没有强的地面沙尘排放源的情况下,平流层空气的入侵对上对流层区域气溶胶浓度的分布和演变有较大的影响。 展开更多
关键词 对流层—平流层物质交换(STE) 沙尘气溶胶 青藏高原 深对流活动 数值模拟
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Simulation of the stratosphere-troposphere exchange process in a typical cold vortex over Northeast China 被引量:7
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作者 CHEN Dan Lü DaRen CHEN ZeYu 《Science China Earth Sciences》 SCIE EI CAS 2014年第7期1452-1463,共12页
A mesoscale weather research and forecasting(WRF)model was used to simulate a cold vortex that developed over Northeast China during June 19–23,2010.The simulation used high vertical resolution to reproduce the key f... A mesoscale weather research and forecasting(WRF)model was used to simulate a cold vortex that developed over Northeast China during June 19–23,2010.The simulation used high vertical resolution to reproduce the key features of the cold vortex development.Characteristics of the associated stratosphere-troposphere exchange(STE),specifically the spatiotemporal distribution of the cross-tropopause mass flux(CTF),were investigated using the Wei formula.The simulation results showed that the net mass exchange induced by the cold vortex was controlled by stratosphere-to-troposphere transport(STT)processes.In the pre-formation stage of the cold vortex(i.e.,the development of the trough and ridge),active exchange was evident.Over the lifecycle of the cold vortex,STT processes prevailed at the rear of the trough and moving vortex,whereas troposphere-to-stratosphere transport(TST)processes prevailed at the front end.This spatial pattern was caused by temporal fluctuations of the tropopause.However,because of the cancellation of the upward flux by the downward flux,the contribution of the tropopause fluctuation term to the net mass exchange was only minor.In this case,horizontal motion dominated the net mass exchange.The time evolution of the CTF exhibited three characteristics:(1)the predominance of the STT during the pre-formation stage;(2)the formation and development of the cold vortex,in which the CTF varied in a fluctuating pattern from TST to STT to TST;and(3)the prevalence of the STT during the decay stage. 展开更多
关键词 stratosphere-troposphere exchange mass flux cold vortex over northeast China WRF model
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Dynamical and Chemical Features of a Cutoff Low over Northeast China in July 2007:Results from Satellite Measurements and Reanalysis 被引量:5
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作者 刘传熙 刘毅 +1 位作者 Xiong LIU Kelly CHANCE 《Advances in Atmospheric Sciences》 SCIE CAS CSCD 2013年第2期525-540,共16页
The European Centre for Medium-Range Weather orology and measurements from the Microwave Limb Forecasts Re-Analysis Interim (ERA-Interim) meteSounder, High Resolution Dynamics Limb Sounder, and Ozone Monitoring Inst... The European Centre for Medium-Range Weather orology and measurements from the Microwave Limb Forecasts Re-Analysis Interim (ERA-Interim) meteSounder, High Resolution Dynamics Limb Sounder, and Ozone Monitoring Instrument onboard the Earth Observing System Aura satellite were applied to analyze the dynamical and chemical features of a cutoff low (COL) event over northeast China in early July 2007. The results showed the polar stratospheric origin of an upper-level warm-core cyclone at 100 300 hPa, associated with a funnel-shaped tropopause intruding into the mid-troposphere just above the COL center. The impacts of the stratospheric intrusion on both column ozone and ozone profiles were investigated using satellite measurements. When the intensity of the COL peaked on 10 July 2007, the total column ozone (TCO) increase reached a maximum (40-70 DU). This could be dynamically attributed to both the descent of the tropopause (~75%) and the downward transport of stratospheric ozone across the tropopause (~25%). Analysis of the tropospheric ozone profiles provided evidence for irreversible transport/mixing of ozone-rich stratospheric air across the tropopause near the upper-level front region ahead of the COL center. This ozone intrusion underwent downstream transport by the upper tropospheric winds, leading to further increase in TCO by 12 16 DU over broad regions extending from east China toward the northern Japan Sea via South Korea. Meteorological analysis also showed the precedence of the stratospheric intrusion ahead of the development of cyclones in the middle and lower troposphere. 展开更多
关键词 stratosphere-troposphere exchange cutoff low TROPOPAUSE ozone satellite observation
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大气对流层平流层交换(STE)研究进展 被引量:6
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作者 胡宁 张朝林 +1 位作者 仲跻芹 李玉焕 《地球科学进展》 CAS CSCD 北大核心 2011年第4期375-385,共11页
大气平流层对流层交换(Stratosphere-Troposphere Exchange,STE)包括平流层向对流层的输送(Stratosphere-Troposphere Transport,STT)和对流层向平流层的输送(Troposphere-to-Stratosphere Transport,TST)2个过程,通常统称为STE交换过... 大气平流层对流层交换(Stratosphere-Troposphere Exchange,STE)包括平流层向对流层的输送(Stratosphere-Troposphere Transport,STT)和对流层向平流层的输送(Troposphere-to-Stratosphere Transport,TST)2个过程,通常统称为STE交换过程。其对大气的辐射平衡、化学成分具有重要影响。研究STE对于大气化学、气候变化、平流层对流层耦合模式的发展等领域意义重大。对国内外不同尺度STE的观测、模拟与诊断做了评述,讨论了各种尺度STE的机制,比较了不同诊断方法和模式的性能和特点。着重指出目前天气尺度STE的研究虽然比较充分,但在STE过程中,中小尺度混合、湍流混合等物理过程的机制、诊断以及模拟方法的研究还有待提高。中小尺度强对流引起的TST对对流层污染物向平流层的输送作用和影响越来越受到关注。在全球快速城市化的背景下,研究城市群高污染区域强对流天气引起的TST过程及其影响具有重要的科学意义。 展开更多
关键词 平流层—对流层交换 强对流 大气污染 城市化
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