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国家重点基础研究发展计划（973计划）

2010年度课题总结报告

项目名称：平流层大气基本过程及其在东亚气候与天气变化中的作用 课题名称：上对流层／下平流层大气过程及其对大气成分分布的影响 课题编号：2010CB428602

起止年月：2010年1月-2014年8月 课题组长：卞建春

邮件地址：北京市9804信箱中科院大气物理研究所100029 联系电话：010-82995078，13681391739 电子邮件：bjc@mail.iap.ac.cn

承担单位：中国科学院大气物理研究所/南京信息工程大学

2010年12月15日

一、 年度计划执行情况

1、 计划完成情况

1.1

课题前两年研究任务

上对流层-下平流层（UTLS）也称为对流层顶区域，是两个具有明显不同特性层区之间的过渡层，具有很强的热力、动力和化学要素垂直梯度，水平分布结构复杂而且多变。UTLS区域是大气动力、辐射、微物理和化学等过程相互作用非常显著的区域，其中动力过程既包括混合、对流和重力波等中小尺度过程，也包括暖输送带、平流层下侵、副热带西风急流调整等大尺度过程，还包括Brewer-Dobson环流这样的全球尺度过程。东亚地区由于特殊的地理位置，受到太平洋、印度洋和亚欧大陆等多方面的共同作用，特别是青藏高原高大地形的影响，因而东亚UTLS区域具有明显的区域特征。围绕上述关键科学问题，前两年课题任务计划主要集中在以下三个方面：

（1）东亚上对流层/下平流层（UTLS）大气结构及形成机理。利用卫星、高分辨率探空和加强期观测资料，分析华北、西北、青藏高原等典型地区UTLS大气动力、热力和化学结构特征，并分析其形成机理。

（2）东亚平流层-对流层交换过程及其在大气成分收支中的作用。基于卫星和再分析资料，分析东亚地区典型天气过程中UTLS大气动力和成分的变化特征，分析平流层-对流层之间大气成分的输送过程；分析东亚地区平流层-对流层物质交换通量以及在全球大气成分收支中的作用。

（3）东亚强对流过程中大气成分向UTLS输送的机理。根据卫星资料分析东亚地区对流活动统计特征，以及与UTLS大气成分分布的关系；利用对流云模式模拟东亚地区强对流活动对于对流层-平流层物质输送的影响。

1.2 2010年开展的主要研究工作

2010年作为项目启动年，研究的主要工作集中在：

（1） 数据收集、准备和整理

? 收集探空资料、卫星资料 ? 收集再分析资料

2

（2） 亚洲UTLS 大气结构及形成机理

? 夏季亚洲季风区UTLS大气成分分布及其与南亚高压的关系 ? 亚洲对流层顶附近精细结构的分析

（3） 亚洲平流层-对流层交换过程及其在大气成分收支中的作用

? 夏季青藏高原臭氧低谷的成因分析

? 亚洲季风低层污染物向UTLS区域输送过程的模拟研究 ? 青藏高原周边地区平流层下侵过程和上侵过程的分析 （4） 亚洲强对流过程中大气成分向UTLS输送的机理

? 夏季亚洲地区对流活动的分布 ? 夏季亚洲强对流活动的模拟研究

2、 2010年研究工作的主要进展

2.1

数据收集、准备和整理

获取了我国部分探空站垂直高分辨率，收集COSMIC温度廓线资料，可用于对流层顶附近大气静力稳定度的分析；

收集了欧洲中心最新版本再分析资料ERA-Interim，为区域模拟提供了高分辨率资料；

收集了MLS大气成分资料，用于UTLS区域大气成分分布的研究； 收集了CloudSat和Calipso卫星的云廓线资料，用于分析强对流活动特征。

2.2 夏季亚洲季风区UTLS大气成分分布及其与南亚高压的关系

利用2005-2009年的MLS观测资料分析了夏季亚洲季风区UTLS区域O3、

CO和水汽分布，结果表明：夏季南亚高压控制区是全球臭氧（平流层示踪物）浓度的低值中心，也是对流层示踪物CO和水汽浓度的高值中心。分析结果还表明，这种分布随南亚高压东西振荡活动而存在两个模态：当南亚高压处于青藏高原模态时，这些示踪物中心向东偏移，中心位置位于青藏高原上空；当南亚高压处于伊朗高原模态时，中心向西偏移，位于伊朗高原上空；伊朗高原模态高压中心偏强，示踪物中心极值也偏强，尤其对于水汽比较明显。

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