青藏高原臭氧总量对太阳活动的响应及其对热带对流层顶高度的影响

发布时间：2020-09-05 09:31

　　基于欧洲中长期天气预报中心(ECMWF)提供的近37a (1979—2015年)ERA-interim臭氧总量月平均资料,并结合美国宇航局(NASA)由臭氧总量测绘光谱仪(TOMS)与太阳紫外线后向散射仪(SBUV)相结合得到的近30a(1979—2008年)TOMS/SBUV臭氧总量月平均资料,分析了青藏高原臭氧总量及其亏损(高原与同纬度非高原地区臭氧总量时间序列的差值)的8～12a演变特征;利用美国国家海洋与大气管理局(NOAA)国家地球物理数据中心(NGDC)提供的10.7cm太阳辐射通量资料,讨论了高原臭氧总量对于太阳辐射通量的响应;并在分析高原臭氧总量变化对高原平流层下部/对流层中上部温度的影响的基础上,重点研究了高原臭氧总量与高原热带对流层顶高度的定量关系。结果表明:(1)就高原臭氧而言,ERA-interim臭氧数据与TOMS/SBUV臭氧数据较为一致,前者较后者的偏差不超过5%。(2)近37a (1979—2015年)各季高原臭氧总量的下降幅度明显小于近30a(1979—2008年)的下降幅度,表明近年来高原臭氧总量的下降趋势有所减缓。高原臭氧总量亏损近37a均呈现下降趋势(尤其是春季),这表明高原臭氧总量的下降趋势仍强于同纬度非高原地区,特别是春季高原臭氧亏损加剧。(3)各季高原臭氧总量及其亏损均存在显著的8～12a振荡周期,滤除高频变化信号后,高原臭氧总量(亏损)的高低值年对应(落后)于太阳辐射通量的峰谷期。高原较同纬度平原地区对太阳活动有更加强烈的响应信号。(4)高原臭氧总量的减少伴随着平流层下部温度的降低,而对流层中上部的温度则表现为升高,春季高原臭氧总量与温度的相关最为密切。高原臭氧总量与各层温度的关系较同纬度平原地区更密切。(5)当高原臭氧总量减少(增加)时,高原热带对流层顶高度偏高(低);高原臭氧总量每减少(增加)1DU,对应于高原热带对流层顶高度升高(降低)6.7～9.9 m左右,近37a高原臭氧总量的趋势变化解释了高原热带对流层顶高度趋势变化的5.1%～31.5%。高原热带对流层顶高度的平均值和上升趋势全年均略大于同纬度平原地区。
【学位单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：P461.1;P402;P421.31
【部分图文】：

时间序列,臭氧,偏差百分比,太阳辐射通量

广泛应用（郭世昌等，２００７，２０１３，邋２０１４；黎海凤等，２０１５；李刚等，２０１５）。逡逑再分析臭氧总量格点资料虽可弥补观测资料的稀缺，但其可信性必须进行逡逑验证。将观测臭氧作为客观值，考察再分析臭氧在高原地区的适用性，图２．１ａ逡逑给彤了高原上空两套资料月平均臭氧总量的逐月分布。由图可见，两套臭氧总逡逑量数据具有非常一致的年际变化特征，二者的长期变化趋势也非常接近（观测逡逑臭氧：－０．３２ＤＵ／１０ａ；再分析臭氧：－０．３４ＤＵ／１０ａ），其月平均时间序列的相关逡逑系数高达０．９８邋（通过０．００１信度的显著性检验），但再分析臭氧在数值上普遍系逡逑统性偏高，其下降趋势的幅度也略高于观测臭氧。进一步比较两套资料的偏差逡逑百分比（图２．１ｂ），较观测臭氧而言，再分析臭氧的偏差百分比介于－３邋％？５邋％逡逑之间。两套资料在各月的相关系数均高于０．６，且皆通过０．０５信度水平的显著性逡逑检验（图２．１ｃ）

台站,高原,探空站,矩形框

１５０ｈＰａ，ｌＯＯｈＰａ，７０ｈＰａ，邋５０ｈＰａ，３０ｈＰａ，２０ｈＰａ），覆盖范围：高原区（９０。？逡逑１０５°Ｅ、２７．５？３７．５°Ｎ），同纬度平原区（１１０。？１２２°Ｅ、２７．５？３７．５°Ｎ），站点逡逑位置见图２．２，图中将海拔高于３０００邋ｍ的高原主体用阴影表示。逡逑ｙ逡逑５５Ｎ邋ｒ逦逡逑１５Ｎ邋＇邋Ｉ邋Ｉ邋Ｉ邋，邋Ｉ邋Ｉ邋．逦．逦，邋Ｉ邋．逦，邋Ｉ邋．邋Ｉ邋．逦．逦．逦．邋Ｎｔ逦■ｇ７邋．逦．．邋Ｉ邋Ｉ邋．逦．逦．逡逑７０Ｅ逦８邋０Ｅ逦９０Ｅ逦１００Ｅ逦１１ＯＥ逦１２０Ｅ逦１３０Ｅ逡逑图２．２研究所使用的高原和平原地区探空站点的地理位置分布逡逑（0代表高原台站，Ａ代表平原台站；２个虚线矩形框分别表示高原和平原地区；阴影区表逡逑示海拔高于３０００邋ｍ的高原主体）逡逑对上述高原９个站和平原１６个站的探空温度和对流层顶气压逐日资料，先通逡逑过单站处理得到各站的月平均资料，然后根据压高公式（黄荣辉，２００５）把各逡逑站对流层顶气压转换成对流层顶高度，最后将高原和同纬度平原地区温度和对逡逑流层顶高度分别作算术平均（周顺武等

全球臭氧,阴影区,年平均,臭氧总量

图３．１邋１９７９—２０１５年全球臭氧总量年平均（ａ）和夏季平均（ｂ）分布逡逑（阴影区表示海拔超过３０００邋ｍ以上的高原主体；单位：ＤＵ）逡逑图３．２ｂ给出了沿高原所在经度（７５？１０５°Ｅ）平均后的不同炜度上臭氧总量逡逑的季节分布，与全球纬向平均臭氧总量随季节的变化特征相似，臭氧总量最低逡逑值出现在赤道和低纬度地区；在南、北半球高纬度地区的春季臭氧总量偏高，逡逑而秋季臭氧总量相对较低；高原地区（２７．５？３７．５°Ｎ）的臭氧总量存在明显的季逡逑节变化，春季达３００邋ＤＵ以上，而秋季低于２７０邋ＤＵ；再分析臭氧（实线）所给逡逑出的臭氧总量气候变化的等值线分布与观测臭氧（虚线）非常一致，但其数值逡逑普遍存在系统性偏高问题。由此说明，再分析臭氧和探空臭氧在描述臭氧总量逡逑多年的气候平均态上有非常好的一致性，再分析臭氧数据用于反映高原臭氧总逡逑量的气候平均分布是合理的。逡逑图３．３给出了沿高原所在经度（７５？１０５°Ｅ）平均的臭氧总量与全球玮向平逡逑均臭氧总量的差值随季节变化的分布

【参考文献】