平流层对流层相互作用和臭氧损耗是大气科学的一个重要研究方向,申请人近些年来主要从事这方面的研究,取得了一些重要成果。申请人对平流层和对流层通过行星波上传相藕合的经典理论做了进一步拓展,确立了极地平流层温度和波动通量之间的定量关系,首次提出了行星波动和北半球环状模之间的反位相关系,提出并解释了北极平流层臭氧损耗是导致冬季晚期环状模正趋向和行星波减弱的重要原因之一,发现了两极平流层在冬季变暖的事实和提出了该变暖是由热带海面温度升高造成的,并首次指出该变暖将有助于平流层极区臭氧恢复,初步给出了平流层在21 世纪的气候变化趋向和臭氧恢复的趋向。这些结果对理解平流层气候变化及其对对流层天气和气候的影响有着非常重要的意义。近两年来开展了有关热带大气环流变化的研究方向,发现了哈德雷环流在近30 年来有变宽的趋势和哈德雷环流的宽度存在季节突变的现象,并对这些变化的物理机制进行了研究。
ozone;stratosphere;climate;sea ice;atmospheric circulation
21世纪平流层臭氧恢复及其对全球气候变化的影响是目前大气科学领域的热点问题,也是IPCC-AR5和世界气象组织(WMO)所关心的重要问题。本项目围绕平流层气候变化和臭氧层恢复及其对对流层气候的影响开展了一系列的工作。主要成果可总结为以下几个方面1)臭氧层恢复是导致南半球平流层行星波位相向东移动的重要原因,2)根据模拟实验结果指出了21世纪臭氧恢复可能导致加强对流层变暖;3)根据模拟实验结果阐述了臭氧损耗导致哈德雷环流变宽,而臭氧恢复则抑制哈德雷环流变宽;4)揭示了2010-2011冬季北极平流层臭氧损耗对中高纬度地面气候有重要影响;5)并发现平流层冬季大气环流异常对乌拉尔阻塞高压、东北冷涡等天气系统有重要影响,并指出平流层信号有可能被用来预测我国北方冬季天气和短期气候;6)南极臭氧洞恢复有助于南极海冰增长;7)新元古代时期大气臭氧层对冰雪地球(Snowball Earth)形成和融化的影响;8)太阳系外行星的气候和宜居性。