PDF《项目主要成果之一：》

项目主要成果之一: 研究了海温、 海冰、 太阳活动及人类排放等气候系统外部因子的变化在臭氧层变 化和平流层对流层化学-辐射-动力耦合中扮演的角色.

先前的研究表明 El Ni? o Modoki 事件会加强 BD 环流使得更多的低浓度臭氧 气团从对流层传输到平流层,导致 90° S-90° N 中下平流层臭氧含量降低.进一步 的研究表明在 El Ni? o Modoki 事件期间, 平流层臭氧柱总量的降低在赤道东太平 洋要强于赤道其他地区, 这主要是由于在 60° W-120° W 区域南北两个半球中低浓 度臭氧气团从中高纬向低纬的传输最强. 同时由于 El Ni? o Modoki 事件期间平流 层臭氧柱总量的减少会使得更多的紫外辐射到达热带对流层, 导致对流层臭氧柱 总量明显增加. 同时我们还发现 El Ni? o Modoki 事件比经典 El Ni? o 事件对全球 臭氧变化影响更大, 这些结果意味着 El Ni? o Modoki 事件对 1980-2010 年全球臭 氧年际变化有重要的影响.详细的研究结果

2014 年发表在《Advances in Atmospheric Sciences》 . 图1. 1980-2010 年平流层纬向平均臭氧时间序列 EOF 分析结果, 臭氧异常去除了原始时间 序列在每个格点的季节变化和线性趋势,(a)EOF 分解主模态(EOF1)的空间形态,等值 线间隔± 0.01ppmv,实线代表正值,虚线代表负值;

(b)第一主成分(PC1,实线)和EMI (虚线)的时间系数;

(c)与(a)一样,但是为 EOF2 的空间形态;

(d)PC2(实线)和QBO 指数(虚线)的变化. 利用多种观测资料和大气化学气候模式分析了 ENSO 对于北半球

1 月、

2 月和3月中纬度臭氧的影响.研究表明,在El Ni? o 年,北太平洋、美国南部、北 非东部和东亚地区的臭氧柱总量相比气候平均值异常偏强, 而在中欧和北大西洋 地区则异常偏弱;

在La Ni? a 年,北半球中纬度臭氧的异常正好与 El Ni? o 年的 异常符号相反.北半球中纬度臭氧对于 ENSO 的最大响应信号出现在

3 月份, 这与平流层波活动造成的臭氧累积正倾向在

3 月份达到最大有关. ENSO 对于北 半球中纬度臭氧柱总量的年际变化率的贡献可达 20-30 %,其中在北太平洋区域 甚至可到

50 %.ENSO 对中纬度臭氧柱的影响主要是通过在对流层高层激发异 常的行星波传向中纬度地区以及改变天气尺度的 Rossby 波破碎事件频率实现 的.详细的研究结果

2015 年发表在《Journal of Climate》 . 图2.厄尔尼诺事件影响北半球中纬度臭氧的机制示意图,绿粗线代表北美和北非-东亚急流, 黄色粗线代表天气尺度Rossby波破碎事件.其中线越粗,表示的急流强度越强或Rossby波破 碎频率越大.弯曲箭头表示ENSO期间行星尺度的异常水平环流.红色和蓝色圆圈表示异常 下沉和上升的对流层顶高度;

红色和黑色的细箭头分别表示的是伴随对流层顶高度变化产生 的向下和向上的臭氧传输;

黑色细直箭头表示的因Rossby波破碎产生的次级环流异常. 利用多种资料和大气化学气候模式研究了 ENSO 对于中国地区臭氧柱总量 (TOC) 和晴空紫外线的影响, 发现在 El Ni? o 年中国大部分地区 TOC 相比常年 平均值异常偏高,La Ni? a 年TOC 则明显偏低.值得注意的是,TOC 对ENSO 事件的最大响应区域从冬季位于中国南部到夏季向北移动至中国北方.TOC 异 常中心的这种季节性移动与东亚急流的季节性移动有密切的联系. 由急流的移动 造成的对流层顶高度的变化和由急流内传播的 Rossby 波列引起的上对流层下平 流层区域环流的变化,共同造成了 ENSO 期间中国地区臭氧的变化.El Ni? o 年与La Ni? a 年TOC 的差值可以引起冬季长江中下游和春季青藏高原西北部 6-10 %晴空紫外线的变化.详细的研究结果