Brewer-Dobson环流不同分支的时空分布特征及其对平流层大气成分的影响

The Brewer-Dobson (BD) circulation plays an important role in the global radiation balance and is considered to be an important part of the climate system. Previous studies have focused primarily on the whole changes of the BD circulation, but rarely involved the spatial-temporal variations of different branches of the BD circulation. The effect of different branches of the BD circulation on the stratospheric trace gases has also not drawn enough attention. With different kinds of reanalysis data, satellite data and chemical transport model, this project will analyze the spatial-temporal variations of different branches of the BD circulation over the past few decades. Furthermore, the cause of the long-term trends of different branches of the BD circulation will also be analyzed. Based on these, the influences of different branches of the BD circulation on the large anomaly and long-term trends of stratospheric trace gases are diagnosed. Finally, the project will quantify the contribution of different branches of the BD circulation to the changes of these trace gases. Those researches may provide new evidences for the reasonable assessment of the variations of stratospheric trace gases, with distinctive and novel.

Brewer-Dobson（BD）环流在全球的辐射收支平衡中扮演着极其重要的角色，被认为是气候系统的重要组成部分。以往关于BD环流的研究大都集中于将BD环流作为一个整体进行分析，很少涉及BD环流不同分支的时空分布特征，这些分支对平流层大气成分的不同影响更没有得到足够重视。本项目拟采用多种再分析资料，观测资料结合大气化学传输模式等，详细分析过去几十年BD环流不同分支的时间变化趋势和空间变化特征，并进一步给出不同分支出现不同变化趋势的原因。在此基础上，诊断BD环流不同分支对平流层大气成分的异常变化和长期变化趋势的影响，并定量评估近些年BD环流不同分支对这些大气成分变化趋势的贡献。研究成果可能为合理评估平流层大气成分的变化提供新的参考依据，具有特色和创新。

Brewer-Dobson（BD）环流在全球的辐射收支平衡中扮演着极其重要的角色，被认为是气候系统的重要组成部分。以往关于BD环流的研究大都集中于将BD环流作为一个整体进行分析，很少涉及BD环流不同分支的时空分布特征，这些分支对平流层大气成分的不同影响更没有得到足够重视。项目以Brewer-Dobson环流不同分支的时空分布特征及其对平流层大气成分的影响为主体研究内容，分析了过去几十年BD环流不同分支的时间变化趋势和空间分布特征，并诊断了BD环流不同分支出现不同变化趋势的原因以及不同分支对平流层大气成分的影响。. 经过三年的研究，得到了以下主要结果：（1）揭示了BD环流不同分支对平流层大气成分变化的显著影响，指出2011年北半球中高纬度平流层BD环流减弱，一方面减缓了中低纬度中上平流层的高浓度HCl向中高纬度低平流层的传输，另一方面造成更多富含氯的大气成分转换为HCl。共同作用下，造成2011年北半球低平流层HCl的显著增加；（2）揭示了BD环流不同分支的变化特征及其对平流层大气成分的影响，指出1987/1988年和2010/2011年，中纬度BD环流深支的加强配合高纬度浅支的减弱，将更多上平流层高浓度HCl和低浓度N2O带至下平流层，并在下平流层累积，进而导致下平流层HCl出现显著加强和N2O出现显著减少；（3）评估了影响平流层极涡（BD环流的主要影响因子）变化的因子，指出在超前两周的时间内，MJO3（7）位相可以看作是北半球平流层强（弱）极涡事件的先兆信号。.上述研究成果为合理评估平流层大气成分的变化提供了新的参考依据。在项目支持下，项目成员在国际国内的主要学术期刊上发表学术论文6篇，其中SCI论文5篇。培养硕士研究生2名，指导本科毕业论文12人次。此外，在项目的资助期间，项目负责人由讲师职称晋升为副教授（2023年01月）。