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1、Hadley环流上升支特征及其与东亚臭氧变化的关系云南大学(自然科学版).2008.30(3):269—275JournalofYunnanUniversityCN53—1045/NI0258—7971Hadley环流上升支特征及其与东亚臭氧变化的关系郭世昌,李琼,戴敏,刘佳,周泓,吕达仁(1.云南大学大气科学系,云南昆明650091;2.中国科学院大气物理研究所,LAGEO,北京100029)摘要: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10a的平均经圈环流(MMC)气候态特征;在此基础上定义了
2、Hadlev环流上升支强度指数(HAI),研究Hadlev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,Hadlev环流上升强度越强,同期东亚相对应的Hadlev环流上升极值高度处对流层臭氧浓度越小.关键词:Hadlev环流;臭氧混合比;平均经圈环流;质量流函数中图分类号:P434文献标识码:A文章编号:0258—7971(2008)03—0269—07大气中的臭氧是一种温室
3、气体,它通过吸收太阳的短波辐射和地气系统的长波辐射而加热大气.通过调整大气的加热场,大气臭氧含量和分布变化能够影响全球气候变化.臭氧浓度最大值分布在平流层,平流层臭氧的增加既可能导致地面变暖,也可能导致地面变冷,关键取决于臭氧在垂直方向的重新分布情况….观测表明,大气中的臭氧总量在地球上的分布是不均匀的,随纬度变化特别明显;垂直廓线具有多层次特征[;同时还有清楚的年变化,年际变化E3J.大气臭氧是当今大气科学界重要的研究对象之一.自南极臭氧洞被发现以来,大气臭氧含量的变化引起了人们的广泛重视,大量研究工作揭示出大气臭氧变化的特征及机制,全球大部分地区的臭氧总量在下降_4J.臭氧的消亡主
4、要由光化学反应和氮氧化物,氢氧根,氯与溴参与催化反应以及粒子表面的非均相反应造成;还有一个值得注意的问题,就是大气环流对大气臭氧的分布状态也有十分重要的影响,即大气环流及涡动输送对臭氧的分布起着非常重要的作用l81.一些观测事实也证实,大气环流的变化和大尺度天气系统的变化可以明显影响到一个地区的臭氧分布发生变化,如寒潮或冷锋过境引起的大范围偏北气流会引起局部地区臭氧出现增加[.郭世昌等[J的研究表明,作为大气环流运动示踪物的臭氧,也如大气环流和气候变化一样,具有类似的年际和年代际变化特征.Fishman等_1o_指出,尽管臭氧总量中只有10%左右臭氧在对流层,但对流层臭氧变化所引起的气
5、候效应却能与平流层扰动作用不相上下.周秀骥,李维亮等…1]对青藏高原地区大气臭氧总量变化的研究发现,该地区在夏季存在大气臭氧总量低值中心,并且该低值中心是一个强的大气臭氧递减中心的事实,证实了对流层一平流层之间的物质交换确实影响着臭氧总量的变化.MMC是由子午面上纬向平均的经向风速度和垂直速度风量决定的环流.构成MMC的主要系统是Hadlev环流圈,Ferrell环流圈和极地环流圈.而Hadlev环流是南,北半球中低纬度地区大气中尺度和强度最大,研究历史最悠久的直接热力垂直经圈环流.南,北半球的Hadlev环流的公共上升支与赤道槽对应,下沉支在地面与两半球副热带高压带对应.关于MMC的
6、重要意义,叶笃iEeJ,洛伦茨l131等已经全面论述.因此,我们试着研究Hadlev*收稿日期:2007—07—09基金项目:国家自然科学基金重点项目(40333034)子课题资助;国家自然科学基金资助项目(40265001);中国气象局成都高原气象研究所基础科研经费资助.作者简介:郭世昌(1958一),男,四川人,教授,主要从事大气臭氧,紫外辐射及气候变化方面的研究.270云南大学(自然科学版)第30卷环流上升所引起的对流层一平流层之间的臭氧变化,探讨Hadlev环流上升中心是否也会因动力作用出现臭氧亏损.早在20世纪60年代,Palmen等l¨J,Vuorela等[]便使用子午面上
7、的质量流函数描述MMC,因其具有直观,定量的特性而成为描述纬向平均经圈环流的常用方法.文献[16]已对Hadlev环流整体与全球臭氧的关系进行了一系列讨论,指出Hadlev环流强度变化与对流层一平流层臭氧变化之间存在较好的关系.但由于Hadle环流的下沉支比较广也比较复杂,同时还有Ferrel环流共同作用,而东亚地区是全球海陆差异最大的区域,因此本文仅研究Hadlev环流热力作用最为显着的上升支,来进一步探讨Hadlev环流与东亚臭氧变化的关系
