副热带东亚季风区一次穿透性对流过程影响下平流层成分变化的个例分析
发布时间：2021-08-20 15:48
穿透性对流是导致北半球夏季平流层低层南亚高压内水汽极值形成的重要机制之一,关于副热带东亚季风区穿透性对流是否对平流层低层水汽等物质分布存在影响目前尚不清楚。本文选取2016年的武汉暴雨事件,采用Cloudsat和Aura Microwave Limb Sounder（MLS）卫星数据,分析了东亚季风区的穿透性对流活动对上对流层/下平流层物质分布的影响。利用CloudSat卫星资料云分类产品和Aura MLS卫星数据联合分析武汉暴雨过程中捕捉到1次穿透性对流事件,该事件发生于2016年7月4日05时（协调世界时）的穿透性对流,中心位于海上梅雨带区域。分析表明,这次对流穿透事件对上对流层/下平流层物质分布有显著影响,穿透性对流活动影响到对流层顶以上的物质分布,具体表现是:首先,穿透性对流显著减少了局地对流层顶附近的臭氧含量,较之气候态对流层顶臭氧含量偏少32.53%;其次,穿透性对流能够增加局地对流层顶附近的水汽混合比含量,它通过更多的云冰粒子蒸发来增强局地平流层水汽含量,同时通过更强的垂直水汽输送来直接加湿平流层。此次穿透性对流事件对水汽变化影响较之对臭氧含量变化的影响更为显著,它使得对...
【文章来源】：大气科学. 2020,44(06)北大核心CSCD
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
2016年6月30日至7月6日基于MLS数据的主雨带区域（图3中灰色框标注区域）平均的（a）水汽体积混合比（单位：10-6）、（b）臭氧体积混合比（单位：10-6）、（c）冰水含量（单位：10-3 g m-3）随时间的演变
图5展示了7月4日上对流层/下平流层沿卫星轨道（图3E轨道）剖面的臭氧、水汽混合比、冰水含量、温度分布。如图5a所示，在240～120 h Pa高度处，对流穿透区域的臭氧含量相对于卫星轨道南北两侧的非深对流区域明显偏少。考虑到对流层低层的臭氧含量相对较少，对流引起的垂直输送将稀释局地对流层顶附近的臭氧含量，该差异表明此次对流穿透能够影响对流层顶及以上的物质分布。在对流层顶高度上，同该位置的气候态相比臭氧偏少了32.53%（图6a）。穿透性对流事件B对下平流层臭氧含量的影响明显强于深对流事件A（图6b、图7a）。上述现象表明，此次穿透性对流也实现了直接从对流层向平流层的质量输送。武汉暴雨事件中对流穿透位置处的水汽的变化较臭氧变化更加显著。伴随着深对流事件发展，对流层的水汽被直接输送到平流层，使上对流层/下平流层水汽含量增加。空间上，与沿轨道方向南北两侧非对流区域相比，对流区域140～120 h Pa的水汽混合比明显更多（图5b）。时间上，这次海上深对流事件引起水汽混合比在对流层顶高度上（139.06 h Pa）较气候态偏多了98.15%。穿透性对流事件B强烈影响上对流层/下平流层水汽分布，其影响远强于深对流事件A（图6b、图7b）。由于穿透性对流个例B对流层顶附近温度更高（图5e、图7e），环境大气的饱和水汽压更高，更有利于对流层的水汽进入平流层。故这次事件显著增强了局地上对流层/下平流层的水汽混合比。
图4 2016年6月30日至7月6日基于MLS数据的主雨带区域（图3中灰色框标注区域）平均的（a）水汽体积混合比（单位：10-6）、（b）臭氧体积混合比（单位：10-6）、（c）冰水含量（单位：10-3 g m-3）随时间的演变这次穿透性对流事件对流层顶附近，冰水含量存在于深对流主体区域（图5d、图7d）。相较于深对流个例A，穿透性对流个例B在对流层顶附近垂直速度很强，大于10 m s-1。）指出较强的垂直速度更有利于水物质凇化，产生更强的云冰异常中心。由于对流层顶附近大气相对于冰的相对湿度不饱和，生成的冰粒子不易掉落，继续留在平流层低层，故可以通过蒸发加湿大气（;;）。此外，由于穿透性对流个例B对流层顶附近环境温度相对个例A更高（图5e），有利于云冰蒸发加湿大气。
【参考文献】：
期刊论文
[1]武汉市一次对流梅雨暴雨过程诊断分析[J]. 张端禹,崔春光,廖移山. 气象科技. 2018(03)
[2]基于最优插值方法分析的中国区域地面观测与卫星反演逐时降水融合试验[J]. 潘旸,沈艳,宇婧婧,赵平. 气象学报. 2012(06)
[3]我国东部夏季一次强对流活动过程中对流层上部大气成分变化的分析[J]. 易明建,傅云飞,刘鹏,衡志炜,高越,洪星园. 大气科学. 2012(05)
[4]利用星载测雨雷达探测结果对夏季中国南方对流和层云降水气候特征的分析[J]. 刘鹏,傅云飞. 大气科学. 2010(04)
[5]基于星载测雨雷达探测的亚洲对流和层云降水季尺度特征分析[J]. 傅云飞,张爱民,刘勇,郑媛媛,胡运芳,冯沙,曹爱琴. 气象学报. 2008(05)
[6]云探测卫星CloudSat[J]. 马占山,刘奇俊,秦琰琰,谌芸. 气象. 2008(08)
博士论文
[1]穿透性对流活动特征及其对上对流层/下平流层臭氧分布的影响[D]. 冼桃.中国科学技术大学 2014
本文编号：3353779
【文章来源】：大气科学. 2020,44(06)北大核心CSCD
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
2016年6月30日至7月6日基于MLS数据的主雨带区域（图3中灰色框标注区域）平均的（a）水汽体积混合比（单位：10-6）、（b）臭氧体积混合比（单位：10-6）、（c）冰水含量（单位：10-3 g m-3）随时间的演变
图5展示了7月4日上对流层/下平流层沿卫星轨道（图3E轨道）剖面的臭氧、水汽混合比、冰水含量、温度分布。如图5a所示，在240～120 h Pa高度处，对流穿透区域的臭氧含量相对于卫星轨道南北两侧的非深对流区域明显偏少。考虑到对流层低层的臭氧含量相对较少，对流引起的垂直输送将稀释局地对流层顶附近的臭氧含量，该差异表明此次对流穿透能够影响对流层顶及以上的物质分布。在对流层顶高度上，同该位置的气候态相比臭氧偏少了32.53%（图6a）。穿透性对流事件B对下平流层臭氧含量的影响明显强于深对流事件A（图6b、图7a）。上述现象表明，此次穿透性对流也实现了直接从对流层向平流层的质量输送。武汉暴雨事件中对流穿透位置处的水汽的变化较臭氧变化更加显著。伴随着深对流事件发展，对流层的水汽被直接输送到平流层，使上对流层/下平流层水汽含量增加。空间上，与沿轨道方向南北两侧非对流区域相比，对流区域140～120 h Pa的水汽混合比明显更多（图5b）。时间上，这次海上深对流事件引起水汽混合比在对流层顶高度上（139.06 h Pa）较气候态偏多了98.15%。穿透性对流事件B强烈影响上对流层/下平流层水汽分布，其影响远强于深对流事件A（图6b、图7b）。由于穿透性对流个例B对流层顶附近温度更高（图5e、图7e），环境大气的饱和水汽压更高，更有利于对流层的水汽进入平流层。故这次事件显著增强了局地上对流层/下平流层的水汽混合比。
图4 2016年6月30日至7月6日基于MLS数据的主雨带区域（图3中灰色框标注区域）平均的（a）水汽体积混合比（单位：10-6）、（b）臭氧体积混合比（单位：10-6）、（c）冰水含量（单位：10-3 g m-3）随时间的演变这次穿透性对流事件对流层顶附近，冰水含量存在于深对流主体区域（图5d、图7d）。相较于深对流个例A，穿透性对流个例B在对流层顶附近垂直速度很强，大于10 m s-1。）指出较强的垂直速度更有利于水物质凇化，产生更强的云冰异常中心。由于对流层顶附近大气相对于冰的相对湿度不饱和，生成的冰粒子不易掉落，继续留在平流层低层，故可以通过蒸发加湿大气（;;）。此外，由于穿透性对流个例B对流层顶附近环境温度相对个例A更高（图5e），有利于云冰蒸发加湿大气。
【参考文献】：
期刊论文
[1]武汉市一次对流梅雨暴雨过程诊断分析[J]. 张端禹,崔春光,廖移山. 气象科技. 2018(03)
[2]基于最优插值方法分析的中国区域地面观测与卫星反演逐时降水融合试验[J]. 潘旸,沈艳,宇婧婧,赵平. 气象学报. 2012(06)
[3]我国东部夏季一次强对流活动过程中对流层上部大气成分变化的分析[J]. 易明建,傅云飞,刘鹏,衡志炜,高越,洪星园. 大气科学. 2012(05)
[4]利用星载测雨雷达探测结果对夏季中国南方对流和层云降水气候特征的分析[J]. 刘鹏,傅云飞. 大气科学. 2010(04)
[5]基于星载测雨雷达探测的亚洲对流和层云降水季尺度特征分析[J]. 傅云飞,张爱民,刘勇,郑媛媛,胡运芳,冯沙,曹爱琴. 气象学报. 2008(05)
[6]云探测卫星CloudSat[J]. 马占山,刘奇俊,秦琰琰,谌芸. 气象. 2008(08)
博士论文
[1]穿透性对流活动特征及其对上对流层/下平流层臭氧分布的影响[D]. 冼桃.中国科学技术大学 2014
本文编号：3353779
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