PDF《项目主要成果之一：》

50 %和全球地面 CH4 排 放增加

15 %,平流层降温可达 0.15 K,臭氧浓度增加最大可达

45 和60 ppbv. 当增加相同的 CH4 排放量,北美地区 CH4 增加对平流层臭氧的影响更大,臭氧 增加最大值达

60 ppbv.东亚地区和北美地区 CH4 排放增加均会导致北半球对流 层中臭氧增加.对流层不同高度臭氧浓度变化的极大值出现的时间却并不相同. 详细的研究结果

2015 年发表在《Advances in Atmospheric Sciences》 . 图7. 100hPa 高度处 BD 环流垂直速度 w*的差异,黑线、蓝线、绿线、桔黄色线和红线分 别代表 E15 试验、E30 试验、E50 试验、A50 试验和 G15 试验相对于 E0 试验的差异.单位 为-Pa/s.E15,E30,E50 是东亚地区甲烷增加 15%,30%和50%.A50 是北美地区甲烷增 加50%.A15 是全球甲烷增加 15%. 利用 WACCM3 研究了

11 年太阳活动周期对平流层温度和臭氧的直接和间 接影响.结果表明,即使在模式中不考虑平流层 QBO 及海温的年际变化,模式 也能较好的模拟出低平流层温度和臭氧对太阳活动的响应.在热带低平流层,太 阳活动的间接效应(化学效应)对温度和臭氧的影响比其直接辐射效应大.化学 效应导致残余环流显著变化, 从而引起热带低平流层臭氧异常.上平流层太阳活 动对温度和臭氧的影响存在负反馈. 化学效应对上平流层温度中的太阳周期信号 有最大的贡献, 但是上平流层温度中太阳周期信号是由太阳活动的直接辐射效应 和间接臭氧反馈效应共同造成的.详细的研究结果

2013 年发表在《Chinese Science Bulletin》 . 图8.模式模拟的O3(虚线)和温度场(实线)时间序列中经过尺度平均的小波分析功率谱 (10-12 年的周期)随高度的变化.其中黑线代表在控制试验中的结果;

绿线代表在敏感性 试验R1(只在模式的辐射方案中考虑太阳辐射谱的11 年周期变化)的结果;

红线代表在敏 感性试验R2(只在模式的化学方案中考虑太阳辐射谱的11 年周期变化)的结果. 利用多种观测资料和数值试验, 我们发现过去三十年二月北极平流层极涡偏 向欧亚大陆而偏离北美大陆.极涡的移动主要是由北极地区特别是巴伦支海-喀 拉海海冰减少引起的行星

1 波增强造成的.另外,欧亚大陆的积雪增加也可能会 进一步加剧极涡的偏移. 分析还指出极涡偏移导致欧亚大陆和北美大陆部分地区 温度降低, 部分抵消了过去三十年这些地区的对流层增暖效应.为了更好地理解 未来气候的变化, 由海冰持续减少引起的极涡偏移现象及其带来的气候影响值得 进一步关注.详细的研究结果

2016 年发表在《Nature Climate Change》 . 图9.利用ERA-Interim月平均资料得到的二月份430-600K等熵面垂直平均的1980s(黑色) , 1990s(紫色)和2000s(绿色)的极涡边界(等值线)和极涡中心(点) .填充色为1980-2009 年位涡(PV)的线性趋势.点区代表通过90%的显著性检验. 利用再分析资料和化学气候模式探讨了热带对流层顶层在 1979C2014 年间 变化趋势的纬向结构.结果表明:热带冷点对流层顶温度(CPTT)在1979C2014 年间的变化趋势呈现纬向非对称特征,即在热带中东太平洋区域(CEP) ,CPTT 呈现 0.22 K decade-1 的变化趋势;

而在热带中东太平洋以外的区域(nonCEP) , CPTT 的变化趋势为C0.08 K decade-1 . 进一步利用数值模式设计的敏感试验证明, 热带 CPTT 变化趋势的纬向非对称结构与纬向非对称的海温(SST)变化引起的 沃克环流增强有关.冷却的中东太平洋 SST 和增暖的印太暖池 SST 通过影响海 平面气压梯度和赤道东风进而影响对流,并使得沃克环流增强.增强的沃克环流 引起位于其下沉支的 CEP 区域动力增暖而位于其上升支的 nonCEP 区域动力冷 却. CEP 区域的动力增暖导致上对流层下平流层区域温度显著增加, 使得热带冷 点对流层顶抬升. 模式结果还表明上对流层下平流层区域温室气体、臭氧和水汽 变化的辐射效应对热带 CPTT 变化趋势的贡献相比 SST 变化引起的热带 CPTT 变化趋势的贡献小得多.详细的研究结果