發(fā)布時間：2020-10-31 07:58

　　 本文利用TOMS、MLS衛(wèi)星資料以及MERRA和ERA-Interim再分析資料,結(jié)合SLIMCAT三維大氣化學(xué)傳輸模式,通過模式模擬和個例分析,研究了北極平流層臭氧變化特征及化學(xué)過程在北極平流層臭氧變化中的作用,探討了太平洋海溫尤其是ENSO以及北太平洋區(qū)域海溫異常以及北極海冰覆蓋異常引起的北極平流層臭氧變化及其影響機制,得到了以下幾點主要結(jié)論:1.利用SLMCAT模式模擬的大氣中臭氧濃度數(shù)據(jù)結(jié)合TOMS衛(wèi)星資料及MERRA再分析資料,選取1997年和2011年作為北極平流層臭氧異常變化個例進行了分析。分析結(jié)果表明,在1997年和2011年3月北極地區(qū)柱總量臭氧(TCO)存在極端異常偏低的現(xiàn)象,是近三十年TCO負(fù)異常最大的兩年。1997年和2011年3月北極地區(qū)大氣臭氧柱總量異常值都達到了約100 DU,并且在30–200 hPa(中下平流層)區(qū)域的TCO異常占整層大氣TCO異常的約80%。4月開始1997和2011年的TCO開始恢復(fù),但2011年的TCO恢復(fù)速度要比1997年的快的多。進一步分析大氣化學(xué)過程在這兩年臭氧變化中的作用后發(fā)現(xiàn),這兩年3月北極平流層溫度異常偏低,形成了對臭氧損耗催化效率極高的極地平流層云(PSCs),使大量的活性氯在PSCs表面被釋放,加劇了臭氧的損耗。尤其是在2011年3月,北極上空溫度更低,形成了更多的PSCs甚至出現(xiàn)了第二類極地平流層云(PSCII),顯著加劇臭氧的化學(xué)損耗導(dǎo)致TCO異常偏低。2.利用Hadley中心的海表面溫度(SST)資料以及ERA-Interim再分析資料評估了太平洋不同區(qū)域海溫異常對北極平流層臭氧的影響,診斷了ENSO影響北極平流層臭氧的特征和機理,探討了北太平洋海溫異常引起的動力過程異常對北極平流層臭氧的影響過程和機制。分析表明:發(fā)生在這兩年的極端臭氧偏低事件都是由于上一年冬季的La Ni?a事件導(dǎo)致上傳到平流層的行星波減少,從而使得北極極渦加強、平流層溫度異常偏低,進一步導(dǎo)致臭氧化學(xué)損耗增強;1997年和2011年極地平流層1-30 hPa區(qū)域的TCO的異常主要是動力過程造成的,其主要原因是由于BD環(huán)流減弱,使得平流層內(nèi)從低緯度向極地的動力輸送減弱,也即高濃度臭氧空氣向向極地的傳輸減弱,從而造成了1-30 hPa區(qū)域TCO的減少。2011年北極地區(qū)上對流層下平流層(UTLS)區(qū)域臭氧的減少要明顯強于1997年,其主要原因是2010–2011冬季的La Ni?a活動更強,同時2011年北太平洋海溫更暖,阿留申低壓異常偏弱導(dǎo)致平流層的波活動減弱。平流層內(nèi)波活動的減弱導(dǎo)致2011年極渦溫度異常偏低,形成了更多的PSCs甚至出現(xiàn)了第二類極地平流層云(PSCII),最終加劇了該年春季的臭氧化學(xué)損耗。分析還表明冬季北太平洋海溫偏低時,北極地區(qū)極渦減弱,北極春季臭氧增加;相反,當(dāng)冬季北太平洋海溫偏高時,北極極渦加強,北極地區(qū)春季臭氧減少。3.利用Nino3指數(shù)結(jié)合1979-2011年Hadley中心的海溫和海冰覆蓋數(shù)據(jù)分析了拉尼娜事件、北太平洋海溫的異常以及北極海冰變化對北極平流層臭氧的影響。分析表明,上一年冬季發(fā)生的強厄爾尼諾事件、當(dāng)年冬季北太平洋海溫的異常升高及北極海冰尤其是巴倫支海-喀拉海(B-K)區(qū)域海冰覆蓋的減少都會導(dǎo)致進入平流層的行星波通量減弱,進而使得極渦溫度減低,增強北極平流層內(nèi)臭氧的損耗。在1997和2011這兩年La Ni?a事件過程中,1997年冬季北極海冰增加,2011年北太平洋海溫升高,這兩種變化都會導(dǎo)致行星波減弱,進而北極極渦加強,其對北極平流層臭氧的影響與La Ni?a事件對北極平流層臭氧的影響疊加增強,造成了1997年和2011年超強的北極平流層臭氧損耗事件。
【學(xué)位單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：P461.2;P421.33
【部分圖文】：

圖 5.6 2 月北半球 300 hPa 等壓面位勢高度異常與位勢高度氣候態(tài)分布圖，其中等值線代表位勢高度異常，填充色代表位勢高度氣候態(tài)，a：1996 年，b：1997 年，c：2000 年，d：2008年，e：2011 年綜上所述，由于北極 B-K 區(qū)域海冰的減少，使得北冰洋以及亞洲大陸北部地表溫度的增加，進而加強了西伯利亞高壓，這種異常的位勢高度配置增加了行星 2 波的上傳，更多的行星波上傳到平流層減弱了平流層極渦，最終減少北極平流層臭氧的損耗。從上面的分析可以看出北極海冰的作用抵消了 1996 年、2000年和 2008 年拉尼娜事件對北極臭氧的影響。另外，對于 2000 年和 2008 年北太平洋海溫異常對北極平流層臭氧的影響也抵消拉尼娜事件對北極平流層臭氧的影響。因此 2000 年和 2008 年的北極極渦從 2 月到 3 月就逐漸減弱，北極平流層溫度增加更顯著，而 1996 年北太平洋海溫沒有對臭氧損耗產(chǎn)生抵消作用，因此1996 年也發(fā)生了一定的臭氧損耗。由此可以解釋同為 La Ni a 事件，1996 年、2000 年和 2008 年的北極平流層臭氧損耗與 1997 年和 2011 年有所不同。
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1 施春華;鄭彬;陳月娟;;平流層臭氧對地表有機氯排放的多耦合響應(yīng)[J];大氣科學(xué)學(xué)報;2009年04期

2 閆建軍;金蓮姬;王革麗;;平流層臭氧非線性響應(yīng)的機理研究[J];氣候與環(huán)境研究;2012年05期

3 ;美國眾議院舉行平流層臭氧聽證會遭科學(xué)界嘲笑[J];中國環(huán)境科學(xué);1996年02期

4 葛戰(zhàn)旗;胡歡陵;胡順星;閆順生;;1998～2001年合肥地區(qū)平流層臭氧濃度垂直廓線變化特征[J];大氣與環(huán)境光學(xué)學(xué)報;2007年04期

5 鄭彬;陳月娟;施春華;;平流層臭氧緯向分布季節(jié)變化和行星波的關(guān)系[J];高原氣象;2006年03期

6 閻邦華,許麗生,李青;平流層臭氧的溫室效應(yīng)及其氣候影響[J];成都?xì)庀髮W(xué)院學(xué)報;1990年04期

7 王革麗;楊培才;;平流層臭氧對人類活動排放氯化物及氮氧化物的非線性響應(yīng)[J];地球物理學(xué)報;2007年01期

8 施春華;陳月娟;鄭彬;劉毅;;平流層臭氧季節(jié)變化的動力和光化學(xué)作用之比較[J];大氣科學(xué);2010年02期

9 郭世昌;汪明圣;黎成超;黎海鳳;宋哲;侯開;陳艷;張秀年;;東亞地區(qū)平流層臭氧變化特征及其與溫度場的相關(guān)分析[J];云南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2013年05期

10 孫學(xué)金;平流層臭氧變化對大氣加熱率及到達地面紫外輻射的影響[J];氣象科學(xué);1997年01期

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1 左濤;中部型El Ni?o事件變化特征及其氣候效應(yīng)[D];中國科學(xué)院研究生院(海洋研究所);2015年

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3 崔紅艷;北極海冰變化對北半球氣候影響研究[D];中國海洋大學(xué);2014年

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1 索春男;太平洋海溫和北極海冰對北極平流層臭氧的影響研究[D];蘭州大學(xué);2017年

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3 閆建軍;平流層臭氧對人類活動的非線性響應(yīng)機理分析[D];南京信息工程大學(xué);2011年

4 劉姝媛;近年來北極平流層臭氧季節(jié)變化和年際變化特征[D];南京信息工程大學(xué);2011年

5 宋潔;1979—1998年北極海冰的數(shù)值模擬[D];南京氣象學(xué)院;2004年

6 鄭楊龍;基于SAR圖像分類的北極海冰密集度研究[D];大連理工大學(xué);2015年

7 焦洋;北極海冰異常影響青藏高原極端低溫的環(huán)流機制研究[D];南京信息工程大學(xué);2016年

8 劉一君;基于多源遙感影像的北極海冰時序變化分析研究[D];武漢大學(xué);2017年

本文編號：2863671