南亚高压内部空气团来源特征的初步分析—后向轨迹法

论文摘要

南亚高压是北半球夏季在上对流层／下平流层（UTLS）区域,除了北极涡以外最重要的反气旋环流系统。卫星观测显示南亚高压对UTLS区域大气化学成分分布有显著影响,但其影响机制的具体细节还不为人们所知。昆明实验（2009年8月）是第一次在南亚高压反气旋内部对水汽和臭氧的观测实验,这次观测对了解南亚高压如何在三维空间上影响大气成分的分布有重要意义。11个探空观测结果显示,水汽和臭氧在UTLS区域的垂直分布有明显的分层现象,但具体特征不尽相同。本文利用三维运动轨迹模式（TRAJ3D Model）计算探测区域空气的后向轨迹,模拟样本空气的来源和传输路径,分析造成UTLS区水汽和臭氧垂直分层的原因。对8月10日11时案例的分析结果表明,台风和青藏高原上空的垂直对流是将地面空气输送到UTLS区域的重要途径,二者对南亚高压内部大气化学成分分布有重要影响：台风Morakot将海面水汽含量较大的清洁空气输送到反气旋内部160hPa-100hPa,导致这一高度上的空气相对湿度偏高、臭氧含量偏低；而青藏高原上空的垂直气流将陆地表面的空气输送到200hPa-160hPa,由于陆地上空的空气与海洋上空相比,水汽含量较低,臭氧含量较高,从而在200hPa-160hPa上出现相对湿度低值和臭氧高值。对8月10日11时案例的分析结果表明,南亚高压强大的反气旋环流虽然能够阻挡高压内部的空气与中高纬平流层气体发生混合交换,但是这种阻断作用并不完全,中纬度平流层的南侵还是会影响南亚高压内部的大气成分的分布。利用TRAJ3D模式模拟这两个案例中目标空气团的后向轨迹,根据空气团的来源与运动路径分析其大气成分的组成及变化,从而对昆明探空观测结果中的典型特征进行合理的解释,使以FNL风场为输入资料的TRAJ3D模式在分析南亚高压内部的各种对流、水平运动对大气成分分布的影响中具有很高的应用价值,从而对认识南亚高压的三维结构做出了重要贡献。

论文目录

• 目录
• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 研究目的及意义
• 1.2 南亚高压研究进展
• 1.2.1 南亚高压对大气成分分布的影响
• 1.2.3 南亚高压的三维结构
• 1.3 主要研究内容
• 第二章 观测概况和案例选取
• 2.1 观测地点及仪器介绍
• 2.1.1 昆明观测
• 2.1.2 探空气球搭载仪器
• 2.2 探空结果分析及案例选取
• 2.2.1 8月10日11时（UTC）案例的选取
• 2.2.2 8月7日06时（UTC）案例的选取
• 第三章 模式模拟及结果分析
• 3.1 TRAJ3D模式简介与应用
• 3.2 资料与预处理
• 3.3 8月10日11时案例分析
• 3.3.1 模拟目标的选定
• 3.3.2 气团三维空间分布
• 3.3.3 气团来源与传输路径分析
• 3.3.4 气团来源与路径对上对流层臭氧及水汽分布的影响
• 3.3.5 小结
• 3.4 8月7日06时案例分析
• 3.4.1 模拟目标的选定
• 3.4.2 气团三维空间分布
• 3.4.3 气团来源分析
• 3.4.4 小结
• 3.5 本章小结
• 第四章 结论与展望
• 4.1 主要研究内容与结论
• 4.2 本文特色
• 4.3 存在问题与展望
• 参考文献
• 作者简介
• 致谢