亚太区臭氧分布变化及其与东亚夏季风关系的研究

This research will study the temporal and spatial characteristics of ozone over the Asia-Pacific region based on FY3/TOU and other ozone products, including total column ozone, ozone profile, the tropospheric ozone residual (TOR) and ECMWF ozone reanalysis data. The relation of ozone variation with temperature,geopotential height and potential vorticity will be analysed by using Singular Value Decomposition (SVD) and correlation analysis method. We will also investigate the influence of deep convection and atmospheric circulation of East Asian summer monsoon on the ozone distribution and variation by applying statistical analysis methods, including regression and correlation analysis, on the combination of satellite derived products (such as cloud, radiation, preicipitation from FY3 and other satellites) and reanalysis data sets. Case studies, diagnostic analyses, and numerical model simulations will be carried out to reveal the response characterisitcs of satellited derived products especially ozone, and their possible relations to the East Asian Summer monsoon system. This study will improve the application of quantitative satellite products in weather/climate analysis, and thus has scientific and practical informations in improving the weather/climate diagnosis and prediction.

利用我国FY3紫外臭氧总量探测仪TOU和其他臭氧产品，包括臭氧总量和垂直廓线、卫星对流层臭氧和ECMWF再分析臭氧数据，研究亚太地区臭氧时空分布特征。通过奇异值分解SVD和相关方法研究臭氧变化与温度、位势高度和位势涡度的关系。在此基础上，利用我国FY3和国外卫星云、辐射、降水及NCEP/NCAR再分析场等资料，通过相关、合成等统计方法研究东亚夏季风深对流、大气环流对臭氧的分布与变化的影响。通过个例分析、诊断研究和数值模拟，揭示以臭氧为主的卫星产品对大气环流的响应特征及其与东亚夏季风系统之间的可能联系。通过本项目的研究，一方面可以增强我国卫星定量产品在天气气候分析中的应用，另一方面为我国天气气候诊断和预测提供更丰富的信息和科学依据。

WMO臭氧损耗科学评估报告（2014）指出，南极臭氧洞已经对南半球夏季地表气候引起了显著变化，但没有发现北半球平流层臭氧损耗与对流层气候之间有稳定的联系。IPCC第五次评估报告强调自1961年以来对流层增暖和低平流层变冷是可检测的观测型，它很有可能是人类活动特别是温室气体和平流层臭氧损耗引起。由于亚洲季风影响着亚洲地区几十亿人的生活，它对全球气候产生重要影响，这一区域人类活动与亚洲季风系统之间的联系值得重点关注。本项目旨在评估该区域臭氧变化及东亚夏季风的影响，可以有助于了解人类活动与气候变化在复杂区域之间的相互关系。.本项目通过三年的研究，利用FY3/TOU臭氧产品和其他卫星产品，建立了长时间一致性臭氧气候数据集，开展了臭氧分布变化及其与东亚夏季风关系的分析，研究了东亚夏风异常对亚太臭氧损耗恢复可能产生的影响。结果表明：亚太区臭氧损耗恢复相对其他地区较慢，臭氧总量的分布和变化在北半球中高纬地区具有很强的不均匀性，青藏高原臭氧增长大于同纬度地区，机制更复杂。北半球中高纬度臭氧变化与温度和环流变化有紧密联系，臭氧变化与热带副热带夏季风雨带推进有很好的一致性。东亚夏季风有明显的年代际变化，1990s中期之后，东亚夏季风结束时间和持续时间显著延长，这种异常可能阻止亚太区臭氧恢复。研究还发现，东亚夏季风对太阳11年周期存在显著响应，这种响应可能造成亚太对流层臭氧分布型改变。