东亚一次典型切断低压引起的平流层空气深入侵过程的分析.pdf

中国科学: 地球科学 2014 年 第44 卷 第10 期: 2315 ~ 2327 SCIENCE CHINA PRESS 论 文 东亚一次典型切断低压引起的平流层空气深入侵 过程的分析 ①② ①* ①② 李丹 , 卞建春 , 范秋君 ① 中国科学院大气物理研究所中层大气和全球环境探测重点实验室, 北京 100029; ② 中国科学院大学地球科学学院, 北京 100049 * 联系人, E-mail: bjc@ 收稿日期: 2013-07-23; 接受日期: 2014-02-18; 网络版发表日期: 2014-09-23 国家重点基础研究发展计划项目(编号: 2010CB428602)和国家自然科学基金项目(批准号:资助 摘要 利用 ERA-Interim 再分析资料、卫星资料以及轨迹模式, 对 2010 年 6 月 19~23 关键词 日东亚夏季一次典型切断低压(COL)过程中的动力、热力及化学结构进行了分析, 并详细 切断低压 平流层-对流层交换 分析了平流层空气深入侵过程和路径. AIRS 臭氧资料与臭氧探空资料分析表明, 在 COL 平流层侵入 发展成熟阶段, 由极区高位势涡度、高臭氧库区脱离出来的空气在COL 的中心形成一个 局地高位势涡度与高臭氧浓度区域, 并在对流层中上部出现臭氧次峰结构. 前向轨迹模式 模拟结果表明: COL 形成前期, 高空槽加深, 槽后偏北风急流可以引起极区下平流层空气 向中纬度对流层中低层侵入, 从而使对流层中低层臭氧浓度升高; COL 发展成熟阶段, 可 以引起平流层空气的“旋转式”入侵. 最后, 应用后向轨迹模式对成熟阶段COL 内部及周围 空气块源地做进一步模拟分析. 结果表明: (1) COL 中心高浓度臭氧空气块源地有两个, 一 是中西伯利亚北部上空的副极地涡旋, 这部分气块对COL 中心的高臭氧浓度起主要作用; 二是90°E 以西, 50°N 附近的温带急流轴左侧的气旋式风速切变区. (2) COL 周围低臭氧浓 度的气块源地也有两个, 一是 COL 底部臭氧浓度相对较低的空气块主要来自急流轴右侧 反气旋式风速切变区, 以平流运动为主; 二是COL 前部及后部的空气块主要来自COL 南 侧低层暖区, 以上升运动为主. 当极区附近的高空槽向中纬度地区延伸得足够 2003). Nieto 等(2005)对北半球COL 进行气候统计时 长时, 对流层中上层冷槽与高纬冷空气的联系会被 指出, 典型 COL 演变过程大致可分为四个阶段: 高 暖空气切断, 形成孤立的闭合气旋性环流, 称之为切 空槽发展阶段、分离阶段、切断过程和最终阶段. 统 断低压(cut-off low, COL)(Palmén 和Newton, 1969). 计结果显示, 中国北部-西伯利亚、北太平洋东岸与欧 COL 的移动比较缓慢, 可在局地维持数天, 有些甚 洲南部-大西洋东岸是北半球COL 的三大频发区, 中 至可维持 2~3 周(Price 和 Vaughan, 1992; Baray 等, 国北部-西伯利亚COL 位置比北太平洋东岸和欧洲南 中文引用格式: 李丹, 卞建春, 范秋君. 2014. 东亚一次典型切断低压引起的平流层空气深入侵过程的分析. 中国科学: 地球科学, 44: 2315–2327 英文引用格式: Li D, Bian J C, Fan Q J. 2014. A