ENSO变化及剩余环流与东亚地区平流层O3分布的关系探讨

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本文采用ERA-Interim提供的1995-2012年每天12点逐月等压面上全球u,v,ω风场,温度T以及臭氧的月平均再分析资料,以及NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration)的ONI (Oceanic Nino Index)与海温月平均再分析资料。以滞后相关为切入点,分析了ENSO (El Nino-southern oscillation)循环对东亚地区平流层臭氧分布的影响,通过计算ENSO正负位相对滞后时期臭氧距平百分百的合成分析,以及Nino3+4区海温与东亚地区平流层臭氧的SVD(奇异值分解)分析,探讨了ENSO对东亚地区平流层臭氧分布的影响。同时讨论了剩余环流的季节变化及其对平流层臭氧的输送作用,最后分析了ENSO循环影响东亚地区平流层臭氧分布的动力机制。结果表明:ENSO对东亚地区平流层臭氧的分布有明显的影响,在平流层30hPa和70hPa尤为显著,且滞后8个月时二者相关达到最大;El Nino发生8个月后中纬度地区平流层30hPa的臭氧有减少,而高纬度臭氧增加,70hPa则与之相反,且在低纬度地区70hPa臭氧减少;而La Nina对臭氧场的影响又与El Nino勺情况相反El Nino事件和La Nina事件对臭氧的影响有明显的差异,在滞后8个月后二者的差异最高可达-25%左右,SVD的分析结果与合成分析的结论基本是一致的。计算与分析结果指出,ENSO对平流层臭氧的影响时间大约可维持一年左右,两年后基本消退。作为平流层中重要的垂直-经圈环流,剩余环流的上升气流在热带低纬地区对流层顶附近上升,在到达平流层的中下层之后,出现向极向下的运动,并且在平流层的中纬度地区下沉回到对流层。剩余环流有比较明显的季节变化,其中冬夏两季的环流特征最强。通过对剩余速度w、v与臭氧的关系研究发现,剩余环流对平流层臭氧有重要的输送作用,这种作用在较长的时间尺度下也是存在的。通过研究ENSO循环的正负位相对剩余环流的影响,探讨了ENSO循环影响东亚地区平流层臭氧分布的动力机制。在El Nino事件后,剩余环流的环流形势有所加强,环流对臭氧的输送作用得到加强,进而影响了东亚地区平流层臭氧的分布;而La Nina事件时,情况相反。
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