青藏高原及其周邊區(qū)域夏季上對流層水汽變化和輸送特征研究.pdf

1、上對流層一下平流層(UT/LS)水汽分布和變化過程對全球地氣系統(tǒng)的輻射能量平衡有重要的影響。發(fā)生在UT/LS區(qū)域的水汽輸送過程是影響該區(qū)域水汽組成的重要物理過程，對未來的全球氣候變化具有很好的指示意義。亞洲季風(fēng)區(qū)作為夏季北半球?qū)α鲗酉蛳缕搅鲗铀斔秃徒粨Q的“窗口”，雖然引起了研究者的強烈興趣，但至今為止其研究仍然薄弱。 為此，本文以衛(wèi)星反演產(chǎn)品綜合分析為基礎(chǔ)，結(jié)合相關(guān)觀測資料、NCEP再分析數(shù)據(jù)等，借助基于拉格朗日方法求解方案

2、的大氣模式(FLEXPART)，采用診斷分析和數(shù)值模擬相結(jié)合的途徑，對亞洲季風(fēng)區(qū)夏季UT/LS水汽分布、輸送過程及其相關(guān)機理進行了研究。主要結(jié)論如下： (1)多年的再分析資料表明，北半球夏季青藏高原及其周邊區(qū)域上空為強大的南亞高壓所控制，該區(qū)域具有全球最高的對流層頂高度，夏季往往小于100hPa。UT/LS區(qū)域大氣溫度波動垂直方向呈現(xiàn)出“正-負(fù)-正”的變化，UT區(qū)域的加熱可以通過溫度波動的向上傳播到下平流層中。南亞高壓主體的東南

3、側(cè)為強的上升運動區(qū)，此大氣流場的氣候態(tài)特征為對流層向平流層水汽輸送提供了有利的環(huán)流背景條件。 (2)利用最新的衛(wèi)星資料，對亞洲季風(fēng)區(qū)夏季UT/LS大氣水汽及其他大氣痕量成分季節(jié)內(nèi)變化特征進行分析，發(fā)現(xiàn)上對流層主要存在兩個振蕩周期，即10-20天和30-60天，而下平流層主要表現(xiàn)為30-60天的季節(jié)內(nèi)周期振蕩，這兩個周期振蕩分別和青藏高原及其南部區(qū)域的夏季對流加熱以及南亞高壓的位置變化具有同位相特征，說明青藏高原及其周邊區(qū)域的夏季

4、對流抬升和南亞高壓閉合環(huán)流的共同作用是影響該區(qū)域水汽及其大氣痕量成分分布、變化的主要動力過程。 (3)通過對流層一平流層交換診斷分析發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)夏季向上穿越對流層項的對流層向平流層質(zhì)量和水汽輸送(TST)主要發(fā)生在青藏高原東南側(cè)及其臨近的UT/LS區(qū)域的上空。穿越對流層項氣塊4天前后的軌跡分析表明，向上穿越對流層頂以后，可以向熱帶地區(qū)繼續(xù)輸送，表明青藏高原上空以南亞高壓為主要環(huán)流特征的UT/LS區(qū)域水汽輸送對全球平流層水汽平衡具有

5、重要的影響。 (4)初步探討了南亞高壓在亞洲季風(fēng)區(qū)夏季UT/LS輸送過程及水汽等異常分布形成中的動力作用。理想的集合數(shù)值模擬實驗研究表明，南亞高壓水平方向上的動力屏障作用主要表現(xiàn)在14～16km高度。一般而言，而水平方向上，近地層大氣在南亞高壓閉合環(huán)流內(nèi)滯留時間甚至可超過一個月，這也是亞洲季風(fēng)區(qū)上空夏季水汽等異常和維持形成的原因之一。 (5)通過高分辨的拉格朗日輸送模式，診斷了進入亞洲季風(fēng)區(qū)夏季平流層水汽的主要對流源區(qū)。

6、研究表明，亞洲季風(fēng)區(qū)夏季對流層向?qū)α鲗酉蚱搅鲗淤|(zhì)量輸送的主要源區(qū)主要分布在熱帶西太平洋的中國南海、孟加拉灣、印度半島東及其青藏高原區(qū)域。而對流層向平流層水汽輸送的近地層對流源區(qū)主要為青藏高原及其周邊區(qū)域，該區(qū)域貢獻了整個亞洲季風(fēng)區(qū)的進入平流層水汽的三分之一多。青藏高原及其周邊區(qū)域的對流加熱和較高的對流層頂溫度是青藏高原地區(qū)成為夏季UT/LS水汽輸送主要對流源區(qū)的可能原因。 (6)結(jié)合中尺度氣象模式和拉格朗日輸送模式對南亞高壓內(nèi)水