亚洲地区Rossby波破碎对平流层-对流层交换的影响

Both the strength and the variation of the Asian subtropical high level jet(HLJ) is dominant in the world. Rossby wave breaking (RWB) near the tropopause associated with the sudden changes of the HLJ can cause an intense stratosphere-troposphere exchange (STE). Air near the tropopause flows along the meridianal isentropic surfaces and the STE is accomplished quickly. This type of STE differs from that caused by deep convection and front conveyor belt. However, study of the STE induced by the RWB in Asia was seldom carried out before. Therefore, a variety of satellite remote sensing data and reanalysis meteorological data, trajectory model HYSPLIT4 and mesoscale numerical prediction model WRF will be employed to study the dynamical process and the troposphere -stratosphere mass exchange (e.g. ozone and water vapor) during the RWB in Asia. The transport path and time scale of the STE will also be concerned.

亚洲地区的副热带高空急流，其强度之大和季节变化之明显，是全球之最。与高空急流变化相对应的对流顶附近Rossby波破碎（RWB）事件，可以引起强烈的对流层-平流层交换（STE），气团沿对流层顶附近的等熵面准水平的经向输送，即完成快速的STE，这与以往研究较多的锋面输送带大尺度输送和对流垂直输送显著不同。但是，针对亚洲地区RWB的STE研究很少，对其认识尚不清楚。本项目拟利用多种大气成分的卫星观测资料，配合多种气象分析资料，研究RWB过程中大气成分的演变与动力、热力过程；利用中尺度数值模式WRF，轨迹模式HYSPLIT4等，估算亚洲RWB过程的STE物质量，诊断其输送路径及时间尺度等。本研究有助于更全面地认识亚洲地区STE过程及其特征。

鉴于对流顶附近Rossby波破碎（RWB）事件在对流层-平流层交换（STE）中的重要作用，我们统计了再分析资料中与副热带高空急流及温带西风急流相关的RWB的气候特征，包括气旋性波破碎（CWB）和反气旋性波破碎（AWB）的主要发生时间，地点，空间尺度，以及其在STE中的净输送方向上的贡献。针对典型RWB个例，通过对多种不同资料的诊断，结合数值模拟和拉格朗日轨迹分析，分别研究了陆地和海洋上不同RWB个例中的STE特征及其差异，包括其输送路径，时间尺度，输送量等。STE发生时大气成分输送路径和轨迹，不仅受局地相对小尺度天气系统的流场直接影响，还受周边大尺度环流系统调控，该STE过程在RWB和其他天气背景下（如中尺度对流复合体，东北冷涡等）有各自的特征。针对青藏高原附近夏季STE活跃的背景，还开展了与该地区上对流层-下平流层（UTLS）区臭氧异常的相关因子分析，包括异常垂直运动，环流的定常和瞬变分量相对贡献，经向质量环流异常等。