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国家重点基础研究发展计划(973计划)
2010年度课题总结报告
项目名称:平流层大气基本过程及其在东亚气候与天气变化中的作用
课题名称:平流层-对流层动力耦合过程与机理
课题编号:2010CB428603
起止年月:2010年1月-2014年8月
课题组长:陈文
邮件地址:北京市9804信箱中科院大气物理研究所100029
联系电话:010- 62551597,**********
电子邮件:******@.
承担单位:中国科学院大气物理研究所/中国科学技术大学
2010年12月15日
年度计划执行情况
计划完成情况
课题前两年研究任务
本课题以大气行星波和重力波作为切入点,以平流层-对流层耦合作为聚焦点,针对前者定量认识的不足和后者机理的不清楚,对在项目开展前两年的课题任务计划主要集中在以下三个方面:
(1)平流层重力波活动特征及其产生机理研究。利用卫星资料和探空资料提取重力波信号,分析东亚地区平流层重力波的时空分布特征,结合中尺度数值模拟分析不同重力波激发源的源区特征,研究重力波对平流层环流的影响。
(2)行星波活动的时空变化特征及其与平流层大气环流的关系研究。利用再分析资料和卫星资料,分析北半球平流层和对流层行星波的时空变化特征及其趋势;通过动力诊断和数值模拟,研究平流层行星波与平均环流相互作用的过程,分析北半球行星波活动的异常对平流层大气环流的影响,研究全球增暖和自然变异(如:太阳活动、QBO和ENSO等)对行星波活动和平流层极涡变异的影响。
(3)平流层大气环流异常对对流层天气和气候的影响及其机理研究。利用质量环流理论和位涡理论,分析平流层环流异常影响对流层的动力过程;利用再分析资料并结合数值模拟,研究平流层-对流层耦合时空变化特征的形成机理;通过个例诊断和先进的统计分析方法研究北半球平流层大气环流异常影响对流层天气和气候的过程和机理。
2010年开展的主要研究工作
2010年作为项目启动年,研究的主要工作集中在:
数据收集、准备和整理
收集东亚地区探空资料及有关卫星观测资料;
收集和整理研究所需的东亚寒潮数据集;
平流层重力波活动特征及其产生机理
初步分析重力波活动的时空变化特征;
结合数值模拟深入开展台风诱发平流层重力波机制研究;
行星波活动的时空变化特征及其与平流层大气环流的关系
年际尺度与极涡振荡相联系的平流层环流异常的机理;
研究行星波活动和三维传播的季节和年际变化;
初步探讨ENSO对行星波和平流层极涡异常的影响;
平流层大气环流异常对对流层天气和气候的影响及其机理研究
根据平流层极涡的强弱分组,分别统计东亚寒潮活动的异常特征;
分析与东亚冬季风演变年代际变化相联系的平流层极涡活动异常
中层大气环流模式分析
M模式,M模式进行长时间模拟,分析结果,计算NAM指数,区分强弱极涡;
采用SOCRATES模式进行平流层气溶胶气候效应的数值模拟,分析模拟结果,找出气溶胶影响气候的过程和机理。
2010年研究工作的主要进展
数据收集、准备和整理
获取了美国国家海洋大气管理局资料中心(NOAA/NCDC)提供的高垂直分辨率的无线电探空资料,其覆盖的时间长度为1998~2007共10年;空间区域为135E~55W,14S~71N,包括93个站点。其中在热带西太平洋地区有7个站点,可以用于开展关于东亚地区的研究。
跟踪美国卫星计划TIMED/SABER,收集了自2002年初以来所有的2A级数据文件。TIMED/SABER是一个10通道红外临边探测器,可以获取5-140km高度范围内大气温度、密度、气压、以及多种微量程分(如水汽和臭氧)的垂直廓线分布数据。
收集了加拿大中层大气模式资料同化系统(Canadian Middle Atmosphere Model- Data Assimilation System,CMAM-DAS)正式公布的从2007年3月至2009年3月之间该数据同化系统输出的数据集。该数据集包含u, v, 温度, 海平面气压等常规大气变量,以及18种物质的浓度。CMAM是一个化学、辐射和动力过程耦合的大气环流模式,该模式采用47波三角截断作为谱表达的方案,全球共有96×48个高斯格点,°×°;模式在垂直方向伸展到
95km高度,采用混合η坐标,共计65层。CMAM—DAS包含127个化学反应方程式,他们描述了与18种化学成分有关的光化学反应。
平流层重力波活动特征及其产生机理研究
(1)热带气旋诱发平流层重力波观测资料分析
在此项研究中,以高分辨无线电探空数据为基础,联合使用常规和小波分析方法考察了两个分别位于热带印度洋和热带太平洋的对热带气旋过程中,热带气旋诱发上对流层/下