一次SSW过程对平流层臭氧及UTLS臭氧垂直通量的模拟分析

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• 作者：刘传熙刘毅王海平铁学熙高守亭
• 会议时间：2007-11-22
• 关键词：平流层 ; 增温 ; 臭氧 ; 极涡 ; 对流层 ; 化学输送模式
• 作者单位：刘传熙(中国科学院大气物理研究所LAGEO实验室,北京,100029 中国科学院火气物理研究所LACS实验室,北京,100029)刘毅,王海平,铁学熙(中国科学院大气物理研究所LAGEO实验室,北京,100029)高守亭(中国科学院火气物理研究所LACS实验室,北京,100029)
• 母体文献：2007年中国气象学会年会论文集
• 会议名称：2007年中国气象学会年会
• 会议地点：广州
• 主办单位：中国气象学会
• 语种：chi

摘要

2003/04年冬季,北半球平流层发生了50年来罕见的强爆发性增温事件,增温同期又遭遇了强烈的太阳风暴事件,太阳风暴带来的大量高能粒子可以在高层大气中产生异常高浓度的NOx,这对于中间层和平流层高层臭氧具有严重的破坏作用。为了分析如此复杂的空间天气背景下的SSW对于平流层臭氧的影响,本文利刚NCAR/ACD最新的平流层化学输送模式MOZART-3以及ECMWF模式的60层动力场对03/04年SSW过程进行了数值模拟,同时使用2002/03年同期的模拟结果作为对比,两次模拟使用完全相同的化学初始场以及化学模块,并利用欧空局最新的ENVISAT/MIPAS观测资料对两个冬季(12月1日至2月15日)的模拟结果进行验证。分析表明北半球极夜期问,由于缺少太阳短波辐射,极地平流层中低层的光化学反应几乎停滞,类似于化学性质相对惰性的N2O,平流层中层臭氧的水平分布主要受到动力作用的控制,尤其是受到极涡的支配作用:极涡稳定时,臭氧、N2O的低混合比中心与极涡中心的分布基本一致;而当极涡受到SSW过程的扰动时,两种化学成分的低浓度中心随极涡的变动而发生相应的变形、分裂甚至破碎;随着极涡强度减弱,极涡边缘对于极涡内外空气的隔绝作用逐渐减弱,造成内外空气的交换、混合作用加强,极涡以外的高纬地区出现大片N2O以及臭氧的低浓度区。从纬向平均臭氧的垂直分布图上可以发现,极涡稳定时,平流层中层(30km附近)存在由中低纬伸向高纬度的高臭氧混合比舌,但基本被极涡隔绝在80N纬圈以南:而出现SSW以后,来自中低纬的高臭氧混合比空气可以占据极地。本文最后利用模式资料初步分析了SSW对TUT/LS臭氧垂直通量的影响,主要选取了95mb以及66mb两个模式层进行分析,两层比较的结果基本一致.臭氧的下沉通量始终位于亚洲大陆的贝加尔湖地区,与02/03年情况相比,03/04年的下沉通量有所减弱,而主要的上升通量区由北美人陆北部及格陵兰上空移至北人西洋以及欧洲北部的北冰洋地区,这可能与SSW造成大气准定常行星波的调整有一定关系。