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作为对流层与平流层之间的过渡层,对流层顶既在平流层-对流层交换中扮演重要角色,又是气候变化的指示剂之一。因此,本研究以对流层顶作为研究对象。具体研究可分为两部分。在第一部分,由于再分析资料对流层顶数据准确性对其资料的应用至关重要,本研究基于全球探空数据（IGRA-2）,对再分析资料NCEP/NCAR和MERRA-2的全球对流层顶气压(PLRT)数据进行误差评估。本研究发现再分析资料PLRT误差随纬度的变化幅度明显大于随经度的变化幅度。在热带和北半球高纬度地区,纬向平均PLRT误差为正;在南、北半球的副热带地区（～20°-50°）纬向平均PLRT误差为负,且误差较大。全球平均NCEP/NCAR PLRT误差和MERRA-2 PLRT误差为负,误差值分别为-2.3 h Pa和-0.9 h Pa,这主要是受副热带地区较大PLRT负误差值的影响。全球平均NCEP/NCAR PLRT和MERRA-2 PLRT偏低会分别导致对流层顶高度(HLRT)平均偏高～52 m和～15 m。从冬季到夏季,副热带地区PLRT负误差最明显的纬度位置向极移动了～10°。在所有IGRA-2格点化的月平均数据提供的样本中,PLRT误差在～70%的样本中都落在-10-10h Pa的区间内。在南半球高纬度地区,特别是在南半球冬季和春季,MERRA-2PLRT的准确性明显优于NCEP/NCAR PLRT的准确性。此外,本研究发现在给定垂直分辨率的某变量（如臭氧、温度等）垂直廓线上,基于再分析PLRT数据判断的对流层顶所在层数的准确性随着PLRT误差的增加而增加,随着变量垂直分辨率的增加而下降。当垂直分辨率为1 km时,再分析PLRT数据误判对流层顶所在层数的可能性～30%;在0.5 km垂直分辨率下,再分析PLRT数据误判对流层顶所在层数的可能性是～50%。本研究进一步分析再分析PLRT误差对计算对流层臭氧柱（TCO）造成的影响。通常来说,PLRT负（正）误差会导致TCO偏高（低）。当PLRT误差绝对值分别在0-5、5-10和10-15 h Pa的区间中时,结合臭氧探空仪数据计算的TCO会存在～0.2、～0.8和～1.2 DU的误差。结合TOST全球臭氧气候数据集对再分析资料PLRT误差造成的TCO计算误差进行评估,发现使用NCEP/NCAR PLRT时TCO全球平均误差为～0.64 DU（相对误差～2.2%）,使用MERRA-2 PLRT时TCO全球平均误差为～0.28 DU（相对误差～1.1%）。在第二部分,本研究聚焦在北半球温带地区（20°-80°N）对流层顶温度(TLRT)的长期变化（1980-2017）和其对人为活动的响应上。本研究基于探空数据（IGRA-2）和卫星数据（GPS RO）,通过数据处理,消除了原始资料中主要自然因素（火山活动、ENSO、和QBO）的影响。因此,分析的结果能有效描述对流层顶温度对人为活动的响应。本研究发现在对流层温度增暖加速和平流层低层温度变冷趋势减缓的背景下,北半球温带地区平均TLRT趋势值在2001-2017分别为-0.07±0.04 K/decade（GPS RO）和-0.01±0.04 K/decade（IGRA-2）。与1980-2000年间（-0.30 K/decade）相比,TLRT变冷趋势明显减缓（GPS RO）甚至消失（IGRA-2）。IGRA-2和GPS-RO观测数据提供的1980-2017年间月距平TLRT时间序列之间具有较高的一致性。2001-2017年间TLRT变冷的趋势在20°-50°N区域内减缓最明显,这是导致北半球温带地区TLRT变冷趋势整体减缓的主要原因。本研究进一步分析了2001-2017期间TLRT变冷趋势明显减缓的原因。本研究发现,在月尺度上,TLRT对平流层低层温度(TSTR)的响应更敏感一些。月距平TLRT与对流层温度呈负相关,相关系数在500 h Pa等压面上最小,约为-0.45;月距平TLRT与平流层温度呈正相关,相关系数在150 h Pa等压面上最大,约为0.73。在年际尺度上,TLRT变化趋势与TSTR变化趋势在任一时期都呈显著正相关,平均相关系数为0.55;而TLRT变化趋势与TTRO变化趋势之间的相关性较弱且不确定,平均相关系数为0.05。在年际尺度上,TSTR变冷的趋势每加快1 K/decade,就会使TLRT变冷趋势加快0.7 K/decade。1980-2017年间,TLRT和TSTR变化趋势的发展特征相似,变冷趋势开始减缓的转折点都发生在20世纪90年代中期。与1980-2000年间相比,2001-2017年间平流层低层温度(TSTR)变冷的趋势从-0.58±0.05K/decade减缓至-0.18±0.06 K/decade;与此同时,对流层温度(TTRO)增暖加剧,趋势值从1980-2000期间的0.16±0.03 K/decade升高至0.28±0.03 K/decade。在1980-2000年间,TSTR变化主导TLRT变冷趋势。在2001-2017年间,TTRO增暖加剧可以部分抵消TSTR变冷减缓对TLRT的影响。总而言之,平流层臭氧的部分恢复所引起TSTR的变化是造成2001-2017期间北半球温带TLRT变冷趋势明显减缓的重要原因。