低纬高原对流层顶强逆温层研究

Strong inversion layer in tropopause is a relative new observation fact, analysis about it is elementary, and analysis focus on few regions. So it is necessary to more analyse its distribution and evolvement. In the research, we will use GPS/COSMIC, radio sounding and ECMWF-Interim datas, and sequentially collect high vertical resolution data about temperature, water vapor and ozone nearly trppopause inversion layer. By analysising observation data, we will expose spatial-temporal distribution characteristic of tropopause inversion layer, and analyse its influence on water vapor and ozone distribution round tropopause inversion layer, and confirm its role in stratopshere-troposphere exchange. We can also know how water vapor and ozone affect formation of tropopause inversion layer by model, comfire the formation mechanism of tropopause inversion layer. This research is significative on stratosphere-troposphere interaction research in low-latitude plateau, and it is a new angle of view.

对流层顶强逆温层是一个相对较新发现的观测特征, 目前对它的分析尚是初步的,而且仅分析了少数几个区域,故对其分布特征以及变化规律需要进一步深入研究。本项目将利用GPS/COSMIC、探空资料和ECMWF-Interim资料，并进一步收集和整理有关低纬高原对流层顶逆温区的高垂直分辨率温度、水汽和臭氧资料；通过对观测资料的诊断分析，揭示对流层顶逆温层的空间和时间分布特征，并进一步分析其存在对于对流层顶逆温层上下水汽和臭氧分布交换的影响，从而判断对流层顶逆温层在平流层-对流层交换中的地位和作用；同时通过数值模拟确定水汽和臭氧在对流层顶逆温层形成过程中所起的作用，分析对流层顶逆温层形成机制。通过本项目的研究，将从一个新的角度为研究低纬高原平流层-对流层相互作用提供理论和应用基础。

对流层顶是一个能反映各种大气过程的指示器,其本身的变化也是气候变化的关键指示因子,它在大气环流形势的更替作用下发生变化。关于对流层顶,科学家们从多个角度对其进行了深入的研究,但是关于对流层顶的研究依然还存在很多关键问题和难点问题,诸如对流层顶的精细结构等等,这些问题都需要进一步开展深入地研究。本项目利用GPS/COSMIC、中国地区16个探空站资料和ECMWF-Interim资料；通过对观测资料的诊断分析，揭示对流层顶逆温层的空间和时间分布特征，对流层顶逆温层结构与臭氧和水汽分布的关系，并进一步分析穿越对流层顶剩余环流的时空演变情况及剩余环流对水汽和臭氧分布的影响。. 研究发现：（1）东亚地区对流层顶逆温层（TIL）是普遍存在的现象，在热带和温带间TIL有着显著差异，对流层顶强逆温层结构主要出现在对流层顶逆温层较薄的热带海洋地区；副热带地区TIL更深厚但逆温强度较弱。（2）对流层顶逆温层与臭氧和水汽的垂直分布关系密切，对流层的水汽无法穿越逆温层顶进入平流层，而平流层的臭氧也无法穿越逆温层底进入对流层。（3）对流层内的剩余质量输送是显著增强的，但是热带环流上升区以及穿越对流层顶进入平流层的输运存在着减弱的趋势；两半球高纬度100hPa附近从最低平流层向下输送的质量通量以及热带对流层顶附近向上输送的质量通量在各季节年代际变化中基本都是减弱的，仅在6-8月和9-11月北半球向下质量通量出现了增强。（4）平均臭氧传输和化学剩余项是平流层臭氧趋势变化的主要原因，平流层低层水汽主要来自热带对流层的垂直平均传输和垂直涡旋对流，它们的作用高度可到达50hPa附近。