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本文采用1989-2008共20年的ERA-Interim(ECMWF)资料,结合理论研究和资料分析的方法,对TTL中水汽、臭氧、二氧化碳及其太阳辐射加热率分布和演变的特征进行了分析,并提出一种简便有效的日加热率计算方法。
研究结果表明,100hPa和200hPa水汽和臭氧混合比,由于来源和控制因子不同,其分布与演变的特征存在明显的差异,水汽来自对流层低层,主要受对流和季风的影响,与温度场有较好的对应关系;臭氧来自高纬地区的平流层,受平流层一对流层交换的影响,与温度关系不大。水汽和臭氧混合比季节变率具有明显的准半年振荡特征,且在两层的表现存在差异。从年代际尺度上看,100hPa温度呈下降的趋势,水汽存在QBO结构,臭氧则呈波动的态势且近年来有上升的趋势;200hPa温度呈上升的趋势,且与ENSO有关,水汽年际演变与温度类似,臭氧则与100hPa呈相同的演变趋势。
加热率与吸收物质的厚度和吸收性质、气层上下的气压差、各纬度的日照时间、太阳高度角以及地面反照率等因素密切相关,其分布与演变与吸收物质略有不同。总加热率的分布与温度类似对应较好,水汽、臭氧和二氧化碳加热率量级相当的区域在100-150hPa之间,在100hPa以上,加热率主要由臭氧贡献;在150hPa以下,加热率主要由水汽贡献。
TTL厚度与对流有关,TTL水汽含量的分布与季节演变受TTL厚度和季风的控制;而TTL臭氧厚度则与,TTL厚度相关关系较小。从年代际尺度上看,1998年以后,TTL厚度与水汽含量逐渐下降,臭氧厚度在1995年以前波动明显,1995-2002年增加,2002年以后逐渐减少。TTL总加热率水汽贡献最大,臭氧和二氧化碳加热率要小一个量级,它们的年代际演变存在差异。