夏季亚洲季风区对流层水汽向平流层输送过程的探测与分析研究

因平流层水汽的辐射、微物理和化学效应，研究平流层水汽分布及变化规律对于认识臭氧层和气候长期变化极为重要。夏季是对流层水汽进入全球平流层的最强季节，其中亚洲季风区的贡献占据绝对优势地位，因而引起了大气科学界的高度关注。主要由于探测能力的制约，目前对亚洲夏季风水汽向全球平流层输送过程及天气气候效应的研究处于刚刚起步阶段，许多基本事实尚不清楚。本项目拟对夏季亚洲季风区上对流层/下平流层（UTLS）区域水汽分布变化特征、输送路径及机理做一探索性研究工作。拟通过开展水汽/卷云/臭氧联合探空观测（拉萨/昆明）结合平流层卫星资料分析UTLS区域水汽/卷云分布和变化特征；根据探空观测结合后向轨迹模式分析空气团的输送路径；利用COSMIC温度资料和ERA-Interim再分析资料分析南亚高压系统中最冷点的分布，探讨大尺度缓慢冷却脱水过程的作用。

因平流层水汽的辐射、微物理和化学效应，研究平流层水汽分布及变化规律对于认识臭氧层和气候长期变化极为重要。夏季是对流层水汽进入全球平流层的最强季节，其中亚洲季风区的贡献占据绝对优势地位，因而引起了大气科学界的高度关注。主要由于探测能力的制约，目前对亚洲夏季风水汽向全球平流层输送过程及天气气候效应的研究处于刚刚起步阶段，许多基本事实尚不清楚。本项目对夏季亚洲季风区上对流层/下平流层（UTLS）区域水汽变化特征、输送路径及机理做一探索性研究工作。本项目在2012-2015年期间，每年夏季在昆明或拉萨开展了水汽、臭氧、粒子联合探空实验，并邀请国际专家现场指导，保证了观测数据的科学可靠性，获取了近80条探空曲线，为研究夏季亚洲季风区平流层-对流层交换提供了重要的事实依据。基于观测资料分析，证实了夏季亚洲对流层顶气溶胶层（ATAL）的存在，并指出该气溶胶层的后向散射比与冰面相对湿度有关，即气溶胶粒子存在吸收增长。ATAL首先是由卫星遥感观测数据分析发现的，但由于该数据信噪比比较小，而且受到卷云等因素的干扰，因此其真实性受到质疑；本项目原位观测对此的证实具有重要的事实基础。通过观测数据的分析，揭示了夏季亚洲季风区对流层顶结构具有热带对流层顶热力与化学结构特征，尽管该地区地理位置上属于亚热带地区。基于数值模拟结果，揭示了夏季亚洲对流层顶反气旋内部高浓度对流层示踪物（例如CO）的来源和主要机制，即南亚深对流活动将地面排放的物质快速输送至对流层顶附近。本项目共计参加国际交流10余人次，邀请国外专家来访10人次；培养博士2人，硕士2人；发表学术论文9篇。