近年来北极平流层臭氧季节变化和年际变化特征

摘要

臭氧是地球大气中重要的痕量气体,对人类生存和生活的影响很大。南极臭氧洞的发现使平流层臭氧破坏问题成为全球关注的热点,而北极上空臭氧的减少更具有潜在威胁。这将导致投射到欧洲北部的紫外线增加,越北的地方,受到的影响愈大。另外,还可能包括人口稠密的北美洲,甚至包括中国东北部地区和新疆地区。
　　 本文综合利用臭氧总量和廓线数据,NCEP／NCAR再分析资料,以及环流指数,分析了近年来全球臭氧以及青藏高原上空臭氧的分布特征、季节变化及产生因为。重点研究了南北极臭氧总量的差异及其产生的自然因为,北极臭氧的季节变化和年际变化规律,以及冬末春初北极臭氧的损耗机制,推测北极臭氧低值产生的因为。
　　 全球大气臭氧总量分布不均匀,极小值出现在赤道地区。南半球臭氧总量较北半球要小,这是大气环流和涡旋经向输送的结果。南北半球的臭氧总量都是春季高、秋季低、冬升夏降。青藏高原臭氧总量在春季达到最高值,在秋季达到最低值,一年四季相对同纬度无山地区都是一个低中心,在夏季达到最大。冬季青藏高原为下沉气流所控制,而夏季为上升气流控制,且对流层上层和平流层的低层为强大的南亚高压所控制,气流辐散,有利于高原周围的物质和低空污染物向高原辐合,再上升到平流层下部辐散。夏季青藏高原平流层下层能出现较低的温度,因此,对流层低浓度臭氧向平流层输送以及平流层下层的物理化学过程,都可能引起臭氧总量异常降低。
　　 南极地区一年四季都保持一个臭氧的低值中心,南极臭氧洞在冬末春初大范围形成,春末夏初迅速恢复,直至秋季有少量减少,冬季南极臭氧总量有少量下降:北极臭氧总量的减少是伴随着整个春夏两季,在秋季达到最低值,形成一个小的低值中心,冬季北极臭氧大量恢复。这主要是由于南北半球环流以及行星波差异等自然因为造成的。把北极地区分为两个区域讨论,发现西区的臭氧总量小于东区的臭氧总量,在秋末至春初尤其明显。这与北极50hpa极涡位置有很好的对应关系,在极涡区域的臭氧总量值偏低。极涡内部与外界交换作用弱,将导致其内部区域的臭氧含量由于得不到外界富裕臭氧的补充而减少。北极地区在1997年和2011年出现较严重春季臭氧低值中心,对应这两年春季北极极涡强度大,且平流层50hpa温度相对其他年份偏低的现象,这可能与在极地平流层云上发生的非均相反应有关。初春时节强极涡的存在是北极春季臭氧出现异常低值的必要条件。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 研究的目的及意义

1.1.1 臭氧层的作用

1.1.2 南极臭氧洞的发现和北极臭氧低值区的出现

1.1.3 北极臭氧低值的威胁

1.2 国内外研究进展

1.2.1 南极臭氧洞的形成机制

1.2.2 极地平流层云

1.2.3 北极平流层臭氧的现状分析

1.3 本文主要内容

第二章 资料来源

2.1 卫星资料介绍

2.2 数据处理方法

第三章 全球臭氧分布

3.1 全球臭氧分布

3.1.1 全球臭氧年平均分布

3.1.2 全球臭氧总量季节变化

3.2 青藏高原臭氧特征分析

3.2.1 青藏高原臭氧低值中心

3.2.2 青藏高原及其邻近地区流场的季节性变化分析

3.3 赤道、青藏高原和同纬度无山地区臭氧总量季节变化

3.4 本章小结

第四章 北极平流层臭氧研究

4.1 南北极臭氧总量对比

4.1.1 南北极臭氧分布差异

4.1.2 近30年来南北极臭氧总量的变化趋势

4.1.3 南北极臭氧总量季节变化对比分析

4.2 北极臭氧现状分析

4.2.1 北极臭氧变化特征

4.2.2 1997年“北极臭氧低值中心”

4.2.3 2011年“北极臭氧低值中心”

4.2.4 北极分区比较

4.3 北极臭氧廓线分析

4.3.1 平流层温度分析

4.3.2 平流层臭氧廓线分析

4.4 北极50hpa极地涡旋环流指数分析

4.5 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 本文研究主要结论

5.2 创新点

5.3 讨论和展望

参考文献

致谢

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