近10年沈陽(yáng)對(duì)流層頂高度及溫度變化特征

陳思蒙 陳雨

摘要利用2005—2014年沈陽(yáng)探空站高空觀測(cè)資料，采用趨勢(shì)分析方法，對(duì)近10年沈陽(yáng)兩類(lèi)對(duì)流層頂高度和溫度特征進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明，沈陽(yáng)全年各月均可觀測(cè)到復(fù)合對(duì)流層頂，兩類(lèi)對(duì)流層頂存在明顯的季節(jié)差異；第1對(duì)流層頂?shù)钠骄叨仍谙募鞠鄬?duì)較高，冬季相對(duì)較低，第2對(duì)流層頂?shù)钠骄叨仍谌曜兓^為平穩(wěn)。對(duì)于對(duì)流層頂?shù)臏囟?，夏季、冬季和年平均溫度均呈上升趨?shì)，春季呈弱上升趨勢(shì)；多年平均值的年變化表現(xiàn)為第1對(duì)流層頂溫度夏秋季最高，春季最低，變化幅度相對(duì)較??；第2對(duì)流層頂溫度夏季最高，冬季最低，變化幅度相對(duì)較大。

關(guān)鍵詞對(duì)流層頂；高度；溫度；變化特征

中圖分類(lèi)號(hào)S161文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0517-6611（2017）09-0183-03

Change Characteristics of the Height and Temperature of the Tropopause in Shenyang in Recent 10 Years

CHEN Simeng1，CHEN Yu2

（1.Xinbin County Meteorological Bureau， Xinbin，Liaoning 113200；2.Liaoning Meteorological Information Center， Shenyang，Liaoning 110000）

AbstractBased on the high altitude observation data of Shenyang sounding station in 2005-2014， the characteristics of height and temperature of two types of the tropopause in Shenyang in recent 10 years were analyzed by trend analysis method.The results showed that the composite troposphere could be observed in Shenyang in the whole year，there were obvious seasonal differences between the two groups of the tropopause.The average height of the first tropopause was relatively high in summer and relatively low in winter， and the average height of the second tropopause was more stable throughout the year.For the temperature of the tropopause， the summer， winter and annual average temperature were increasing trend， the spring was weak rising trend.The annual variation of the annual mean value was the highest in the first tropopause in summer and autumn，and the lowest in spring， and the variation range was relatively small.The second tropopause was the highest in summer and the lowest in winter， and the variation range was relatively large.

Key wordsTropopause；Height；Temperature；Change characteristics

對(duì)流層頂是對(duì)流層與平流層之間溫度梯度不連續(xù)的一個(gè)過(guò)渡層，也是缺乏臭氧的上對(duì)流層和臭氧含量豐富的下平流層之間的邊界。對(duì)流層頂是19世紀(jì)末20世紀(jì)初與平流層同時(shí)被發(fā)現(xiàn)[1-2]，該層一經(jīng)發(fā)現(xiàn)就激起了學(xué)者們極大的研究興趣。但由于對(duì)對(duì)流層頂?shù)奶綔y(cè)相對(duì)較薄弱，使對(duì)該層大氣基本過(guò)程的認(rèn)識(shí)也相對(duì)滯后。近年來(lái)，在全球氣候變暖趨勢(shì)明顯并與人類(lèi)活動(dòng)密切相關(guān)的背景下，對(duì)流層頂大氣對(duì)全球氣候變化的響應(yīng)與反饋已成為科學(xué)熱點(diǎn)問(wèn)題。

大氣對(duì)流層頂抬高，垂直運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，導(dǎo)致大氣對(duì)流層內(nèi)垂直和水平振蕩的幅度加大，對(duì)天氣氣候的影響主要是容易出現(xiàn)極端天氣氣候事件，并可能進(jìn)一步對(duì)人類(lèi)和社會(huì)的其他方面造成影響[3-4]。已有研究表明，對(duì)流層上層大氣對(duì)來(lái)自低層大氣和地表的動(dòng)力、輻射與成分輸送具有很強(qiáng)的響應(yīng)和調(diào)整作用，其調(diào)整的結(jié)果反過(guò)來(lái)引導(dǎo)和調(diào)制對(duì)流層中的天氣氣候和環(huán)境，由于其調(diào)制信號(hào)的超前性，因而可能具有明顯的預(yù)測(cè)價(jià)值[5-6]。筆者利用2005—2014年沈陽(yáng)探空站高空觀測(cè)資料，采用統(tǒng)計(jì)分析方法，對(duì)近10年沈陽(yáng)兩類(lèi)對(duì)流層頂高度和溫度特征進(jìn)行對(duì)比分析。

1資料說(shuō)明

對(duì)流層頂分為兩類(lèi)，在高緯度地區(qū)上空的是極地對(duì)流層頂（第1對(duì)流層頂），在低緯度地區(qū)上空的是熱帶對(duì)流層頂（第2對(duì)流層頂），如果某一地區(qū)上空同時(shí)存在兩類(lèi)對(duì)流層頂，則稱(chēng)之為復(fù)合對(duì)流層頂。沈陽(yáng)市處于中緯度地帶，故兩類(lèi)對(duì)流層頂均可單獨(dú)或同時(shí)出現(xiàn)。

采用遼寧省氣象信息中心提供的沈陽(yáng)探空站2005—2014年每日2個(gè)時(shí)次的高空觀測(cè)資料。該資料是采用全自動(dòng)探空觀測(cè)儀器，計(jì)算兩類(lèi)對(duì)流層頂高度等相關(guān)數(shù)據(jù)，自動(dòng)生成高空數(shù)據(jù)報(bào)表。

2對(duì)流層頂高度變化特征

2.1兩類(lèi)對(duì)流層頂出現(xiàn)的相對(duì)頻率

比較不同季節(jié)兩類(lèi)對(duì)流層頂出現(xiàn)的頻率，按月統(tǒng)計(jì)近10年兩類(lèi)對(duì)流層頂各自出現(xiàn)的次數(shù)（若為復(fù)合對(duì)流層頂則兩類(lèi)對(duì)流層頂各計(jì)1次），然后將每月各類(lèi)對(duì)流層頂各自出現(xiàn)的次數(shù)除以該月兩類(lèi)對(duì)流層頂出現(xiàn)次數(shù)的總和，就得到各月兩類(lèi)對(duì)流層頂出現(xiàn)的相對(duì)頻率。

由圖1可知，7—9月第2對(duì)流層頂出現(xiàn)的頻率明顯多于第1對(duì)流層頂，特別是在8月較少觀測(cè)到第1對(duì)流層頂出現(xiàn)，第2對(duì)流層頂出現(xiàn)的頻率超過(guò)了70%。由此可見(jiàn)，在沈陽(yáng)上空第2對(duì)流層頂在夏季占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)地位，而在其余季節(jié)兩類(lèi)對(duì)流層頂?shù)某霈F(xiàn)頻率比較穩(wěn)定。

2.2兩類(lèi)對(duì)流層頂?shù)钠骄叨茸兓?/p>

由圖2可見(jiàn)，沈陽(yáng)第1對(duì)流層頂全年處在9～12 km，5—9月平均高度較高，均在11 km以上，尤其是6—9月最高（接近12 km）。第1對(duì)流層頂全年的變化幅度在2 km左右，年變化曲線呈現(xiàn)出明顯的單峰型特征。

第2對(duì)流層頂?shù)母叨茸兓厔?shì)與第1對(duì)流層頂明顯不同，各月變化較小，全年平均高度約為16 km。

2.3兩類(lèi)對(duì)流層頂高度的變化幅度

從圖3可以看出，第1對(duì)流層頂高度的最大變幅出現(xiàn)在春季，并隨時(shí)間逐漸增大，在5月達(dá)到頂峰，對(duì)流層頂高度變化超過(guò)5 km；第2對(duì)流層頂高度穩(wěn)定性較第1對(duì)流層頂更差，在冬半年的變化幅度超過(guò)6 km。兩類(lèi)對(duì)流層頂高度在夏季均相對(duì)穩(wěn)定。

3對(duì)流層頂溫度變化特征

從圖4可以看出，沈陽(yáng)第1對(duì)流層頂?shù)钠骄鶞囟葹?58～-52 ℃，在4月份達(dá)到最低值，在夏季的7—9月達(dá)到最高值，延后于地面氣溫的變化趨勢(shì)；第2對(duì)流層頂平均溫

度變化趨勢(shì)大致與第1對(duì)流層頂相反，在冬季的12、1月達(dá)

弱增溫趨勢(shì)，但不顯著；夏季、冬季和年平均溫度均呈上升趨勢(shì)，且趨勢(shì)顯著，升幅分別為1.5、0.8和0.9 ℃/10 a；秋季溫度走勢(shì)平穩(wěn)。對(duì)于第2對(duì)流層頂，各季和年平均溫度均呈增溫趨勢(shì)，并且增溫趨勢(shì)較為明顯。

4結(jié)論與討論

對(duì)于對(duì)流層頂?shù)母叨龋荷蜿?yáng)全年各月均可觀測(cè)到復(fù)合對(duì)流層頂，兩類(lèi)對(duì)流層頂存在明顯的季節(jié)差異；第1對(duì)流層頂?shù)钠骄叨仍谙募鞠鄬?duì)較高，冬季相對(duì)較低，第2對(duì)流層頂?shù)钠骄叨仍谌曜兓^為平穩(wěn)。

對(duì)于對(duì)流層頂?shù)臏囟龋合募?、冬季和年平均溫度均呈升溫趨?shì)，春季呈弱上升趨勢(shì)；多年平均值的年變化表現(xiàn)為第1對(duì)流層頂夏秋季最高，春季最低，變化幅度相對(duì)較小；第2對(duì)流層頂夏季最高，冬季最低，變化幅度相對(duì)較大。

由于受到數(shù)據(jù)年限的限制，該研究在做溫度趨勢(shì)分析時(shí)，所得結(jié)果并沒(méi)有通過(guò)信度檢驗(yàn)，在后期的研究中，可以延長(zhǎng)數(shù)據(jù)年限，在趨勢(shì)上可以得到更加可信的結(jié)果。

45卷9期陳思蒙等近10年沈陽(yáng)對(duì)流層頂高度及溫度變化特征

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