论文部分内容阅读
爆发性平流层增温是冬季平流层大气中最显著的扰动信号。本文通过化学传输模式和卫星观测资料相结合的方法，研究了爆发性平流层增温期间的强扰动对平流层大气环流、物质输送、等熵混合过程以及大气化学成分间的化学反应过程的影响。 首先，基于SSW个例期间ERA-interim再分析资料的分析，发现SSW后极区下沉和热带地区上升都有所增强。位于平流层中高层的BD深环流上升支在SSW开始前后在中高纬度行星波的拖曳作用下明显加强，持续时间在10天左右;不同于BD深环流，平流层低层的BD浅环流的热带上升支，在SSW发生后约一个月左右才明显加强，持续时间在1-3个月，这是大尺度波在副热带地区的拖曳作用同副热带和赤道纬向风场相互作用的结果。赤道纬向风的垂直结构（即QBO东西风位向）调节着波动破碎在副热带地区发生的位置。 利用内嵌混合参数化的拉格朗日化学传输模式(CLaMS)对平流层气体成分的模拟和MLS卫星观测资料，发现在SSW发生后，北半球的两个混合壁垒都有所减弱，其中极涡边缘的传输混合壁垒的减弱造成SSW前极区低臭氧低N2O空气和中纬度空气混合;平流层中高层副热带混合壁垒周围的混合作用也加强了，造成了热带空气向中纬度的输送和混合;在低平流层的副热带混合壁垒虽有所减弱但依然存在。SSW造成的温度振荡造成的化学过程的影响主要是极区温度的上升减少了氯催化循环造成的臭氧损耗，但是SSW后影响平流层臭氧和N2O的主要是动力过程而非化学过程。 通过分析不同再分析资料去驱动的35年的模拟水汽模拟数据，发现北半球冬季平流层的异常水汽减少可能与SSW后的热带BD浅环流上升的异常加强以及相应的对流层顶的辐射冷却有关。SSW造成了对流层顶温度的下降和由此产生的脱水作用的加强，导致进入平流层的水汽在1个月内明显减少。水汽的减少幅度在QBO东风位向时大于QBO西风位向:在QBO东风位向期间约为0.3-0.5ppmv，在QBO西风位向期间约为0.1-0.3ppmv。SSW后的平流层低水汽信号在SSW发生后随着BD环流上升支快速上传，并且在上传过程中该水汽负异常有一定的加强。与SSW有关的平流层水汽异常可能是除了被讨论最多的扰动因素，包括QBO、ENSO以及火山爆发进入平流层的气溶胶等，之外非常重要的影响因素。因此，进入平流层的水汽量的年代际振荡可能和SSW发生频率的年代际变化有关。