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大多数平流层对流层交换研究是采用数值模式进行的

时间:2020-06-11 11:19:32       来源:中国科学报

“大多数平流层对流层交换研究是采用数值模式进行的,但是我们利用原位测量高精度廓线揭示了这个现象。高度范围广、精度高的原位测量微量气体廓线在中国十分稀少。”中国科学院大气物理研究所(以下简称大气所)研究员刘毅介绍,“同时,这些廓线在许多领域都很有价值,例如局地地表通量的反演、模式的验证和大气输送研究”。

测量这些廓线的方法是aircore,这是第一次在中国开展这个实验。这次aircore实验是大气所刘毅团队、研究员王勇团队和中国气象局研究员方双喜团队共同合作于2018年6月11号至15号在内蒙古的锡林浩特地区开展。

在实验开始前,锡林浩特地区经历了一次非常大的沙尘暴过程。“我们十分的担心因为aircore实验需要好天气。”刘毅回忆道,“幸运的是实验开始的时候沙尘暴结束了并且实验过后出现了彩虹”。aircore实验分别于6月13日和6月14日开展,成功测量了从地面至25公里高度的CO浓度廓线和CO2浓度廓线。

这两天的廓线结构十分的不同,从边界层到平流层中部。CO浓度和CO2浓度关系从6月13号的正相关变成了6月14号的负相关。CO浓度和CO2浓度正相关是易于理解的,但是负相关却不常见。

根据气象分析和水平分布的XCO2(CO2柱总浓度),负相关现象是由于低CO浓度和高CO2浓度联系在一起,反之亦然。从垂直方向来看,平流层对流层交换过程导致了高CO浓度和低CO浓度交织在一起。从水平方向来看,CO2梯度很大。这个分析很好的考虑了三维大气结构。

“第一次aircore实验十分成功,因为我们主要关注的平流层对流层交换过程观测到了并且很好的被解释了,这是较为罕见的。”刘毅总结到,“我们分别在2018年11月于内蒙古乌拉特中旗和2019年8月于青藏高原地区。相比第一次aircore实验,测量了更多的气体成分,如CH4、N2O和O3。我们利用这些原位测量的微量气体廓线来调查污染源在南亚高压的影响下是如何输送到上对流层的反气旋内部并在那里积聚形成高污染,相关研究正在进行”。

该实验结果发表于《大气科学进展》。(张晴丹)