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全球气候变暖的同时,对流层出现增暖,平流层出现降温,而介于两者之间的对流层顶高度也在发生变化,对其研究日益受到重视。本文根据华北12个探空站近30a(1979-2008年)的对流层顶逐日观测资料,按季节分析了该地区上空两类对流层顶出现的频率、高度的季节及年际和长期变化趋势等方面的变化特征,得到以下结果:
(1)华北地区全年均可观测到极地对流层顶和复合对流层顶,但热带对流层顶仅在夏季出现较多,冬季则以极地对流层顶为主,春、秋季主要以复合对流层项为主;极地对流层顶存在冬季南进、夏季北退,热带对流层顶则在夏季北进、冬季南退;
(2)极地对流层顶高度年变程表现为双峰型,夏季最高,春秋季次之,冬季最低,热带对流层顶的年变程呈现出单谷型,冬季最高,春秋次之,夏季最低;夏季和冬季是两类对流层顶变化幅度最大的季节;
(3)两类对流层项高度空间分布均具有全区一致型的特点,其高度变化具有多时间尺度周期,极地对流层项主要表现出4~5a年际振荡,热带对流层顶具有5~6a周期。突变分析表明,夏季两类对流层顶高度在1990-1991年前后出现突变,且此后均转为上升期,而其它季节突变不明显;
(4)极地对流层项高度在夏季为显著上升趋势,升幅为123m/10a,其它季节变化趋势不明显;热带对流层顶在夏季也存在明显抬升,升幅约为64m/10a,秋季和年平均上升较弱,春、冬季呈下降趋势;
(5)极地对流层项温度春季最低,夏季最高,热带对流层顶温度冬季最高,夏季最低。两类对流层顶高度与特定层温度存在着密切的联系,不同季节变化率不同,极地对流层顶高度随对流层上部(200hPa)的温度递减;热带对流层项高度春、秋、冬季随对流层顶附近(100hPa)的温度递增,但夏季相反。对流层温度和平流层温度变化是引起对流层项变化的主要因素;华北上空的散度场分布也可能是影响极地对流层顶高度变化的一个重要因素;
(6)华北高空两类对流层项高度在夏季异常年份,该地区夏季降水空间分布存在明显的差异,这可能与500hPa高度场异常有关。但其影响机理以及华北对流层顶高度变化的原因仍需进一步的深入研究。