近10年沈陽對流層頂高度及溫度變化特征

陳思蒙 陳雨

摘要利用2005—2014年沈陽探空站高空觀測資料，采用趨勢分析方法，對近10年沈陽兩類對流層頂高度和溫度特征進行對比分析。結果表明，沈陽全年各月均可觀測到復合對流層頂，兩類對流層頂存在明顯的季節差異；第1對流層頂的平均高度在夏季相對較高，冬季相對較低，第2對流層頂的平均高度在全年變化較為平穩。對于對流層頂的溫度，夏季、冬季和年平均溫度均呈上升趨勢，春季呈弱上升趨勢；多年平均值的年變化表現為第1對流層頂溫度夏秋季最高，春季最低，變化幅度相對較小；第2對流層頂溫度夏季最高，冬季最低，變化幅度相對較大。

關鍵詞對流層頂；高度；溫度；變化特征

中圖分類號S161文獻標識碼A文章編號0517-6611（2017）09-0183-03

Change Characteristics of the Height and Temperature of the Tropopause in Shenyang in Recent 10 Years

CHEN Simeng1，CHEN Yu2

（1.Xinbin County Meteorological Bureau， Xinbin，Liaoning 113200；2.Liaoning Meteorological Information Center， Shenyang，Liaoning 110000）

AbstractBased on the high altitude observation data of Shenyang sounding station in 2005-2014， the characteristics of height and temperature of two types of the tropopause in Shenyang in recent 10 years were analyzed by trend analysis method.The results showed that the composite troposphere could be observed in Shenyang in the whole year，there were obvious seasonal differences between the two groups of the tropopause.The average height of the first tropopause was relatively high in summer and relatively low in winter， and the average height of the second tropopause was more stable throughout the year.For the temperature of the tropopause， the summer， winter and annual average temperature were increasing trend， the spring was weak rising trend.The annual variation of the annual mean value was the highest in the first tropopause in summer and autumn，and the lowest in spring， and the variation range was relatively small.The second tropopause was the highest in summer and the lowest in winter， and the variation range was relatively large.

Key wordsTropopause；Height；Temperature；Change characteristics

對流層頂是對流層與平流層之間溫度梯度不連續的一個過渡層，也是缺乏臭氧的上對流層和臭氧含量豐富的下平流層之間的邊界。對流層頂是19世紀末20世紀初與平流層同時被發現[1-2]，該層一經發現就激起了學者們極大的研究興趣。但由于對對流層頂的探測相對較薄弱，使對該層大氣基本過程的認識也相對滯后。近年來，在全球氣候變暖趨勢明顯并與人類活動密切相關的背景下，對流層頂大氣對全球氣候變化的響應與反饋已成為科學熱點問題。

大氣對流層頂抬高，垂直運動加強，導致大氣對流層內垂直和水平振蕩的幅度加大，對天氣氣候的影響主要是容易出現極端天氣氣候事件，并可能進一步對人類和社會的其他方面造成影響[3-4]。已有研究表明，對流層上層大氣對來自低層大氣和地表的動力、輻射與成分輸送具有很強的響應和調整作用，其調整的結果反過來引導和調制對流層中的天氣氣候和環境，由于其調制信號的超前性，因而可能具有明顯的預測價值[5-6]。筆者利用2005—2014年沈陽探空站高空觀測資料，采用統計分析方法，對近10年沈陽兩類對流層頂高度和溫度特征進行對比分析。

1資料說明

對流層頂分為兩類，在高緯度地區上空的是極地對流層頂（第1對流層頂），在低緯度地區上空的是熱帶對流層頂（第2對流層頂），如果某一地區上空同時存在兩類對流層頂，則稱之為復合對流層頂。沈陽市處于中緯度地帶，故兩類對流層頂均可單獨或同時出現。

采用遼寧省氣象信息中心提供的沈陽探空站2005—2014年每日2個時次的高空觀測資料。該資料是采用全自動探空觀測儀器，計算兩類對流層頂高度等相關數據，自動生成高空數據報表。

2對流層頂高度變化特征

2.1兩類對流層頂出現的相對頻率

比較不同季節兩類對流層頂出現的頻率，按月統計近10年兩類對流層頂各自出現的次數（若為復合對流層頂則兩類對流層頂各計1次），然后將每月各類對流層頂各自出現的次數除以該月兩類對流層頂出現次數的總和，就得到各月兩類對流層頂出現的相對頻率。

由圖1可知，7—9月第2對流層頂出現的頻率明顯多于第1對流層頂，特別是在8月較少觀測到第1對流層頂出現，第2對流層頂出現的頻率超過了70%。由此可見，在沈陽上空第2對流層頂在夏季占絕對優勢地位，而在其余季節兩類對流層頂的出現頻率比較穩定。

2.2兩類對流層頂的平均高度變化

由圖2可見，沈陽第1對流層頂全年處在9～12 km，5—9月平均高度較高，均在11 km以上，尤其是6—9月最高（接近12 km）。第1對流層頂全年的變化幅度在2 km左右，年變化曲線呈現出明顯的單峰型特征。

第2對流層頂的高度變化趨勢與第1對流層頂明顯不同，各月變化較小，全年平均高度約為16 km。

2.3兩類對流層頂高度的變化幅度

從圖3可以看出，第1對流層頂高度的最大變幅出現在春季，并隨時間逐漸增大，在5月達到頂峰，對流層頂高度變化超過5 km；第2對流層頂高度穩定性較第1對流層頂更差，在冬半年的變化幅度超過6 km。兩類對流層頂高度在夏季均相對穩定。

3對流層頂溫度變化特征

從圖4可以看出，沈陽第1對流層頂的平均溫度為-58～-52 ℃，在4月份達到最低值，在夏季的7—9月達到最高值，延后于地面氣溫的變化趨勢；第2對流層頂平均溫

度變化趨勢大致與第1對流層頂相反，在冬季的12、1月達

弱增溫趨勢，但不顯著；夏季、冬季和年平均溫度均呈上升趨勢，且趨勢顯著，升幅分別為1.5、0.8和0.9 ℃/10 a；秋季溫度走勢平穩。對于第2對流層頂，各季和年平均溫度均呈增溫趨勢，并且增溫趨勢較為明顯。

4結論與討論

對于對流層頂的高度：沈陽全年各月均可觀測到復合對流層頂，兩類對流層頂存在明顯的季節差異；第1對流層頂的平均高度在夏季相對較高，冬季相對較低，第2對流層頂的平均高度在全年變化較為平穩。

對于對流層頂的溫度：夏季、冬季和年平均溫度均呈升溫趨勢，春季呈弱上升趨勢；多年平均值的年變化表現為第1對流層頂夏秋季最高，春季最低，變化幅度相對較小；第2對流層頂夏季最高，冬季最低，變化幅度相對較大。

由于受到數據年限的限制，該研究在做溫度趨勢分析時，所得結果并沒有通過信度檢驗，在后期的研究中，可以延長數據年限，在趨勢上可以得到更加可信的結果。

45卷9期陳思蒙等近10年沈陽對流層頂高度及溫度變化特征

參考文獻

[1] 馬霍韋爾.對流層頂氣候學[M].張貴銀，廖壽發，譯.北京：氣象出版社，1988.

[2] 鄒進上，江靜，王梅華.高空氣候學[M].北京：氣象出版社，1990.

[3] 叢春華，李維亮，周秀驥.青藏高原及其鄰近地區上空平流層-對流層之間大氣的質量交換[J].科學通報，2001，46（22）：1914-1918.

[4] 李國輝，呂達仁，TIE X X.對流層頂變化對上對流層/下平流層臭氧分布的影響[J].空間科學學報，2003，23（4）：269-277.

[5] 楊健，呂達仁.2000年北半球平流層、對流層質量交換的季節變化[J].大氣科學，2004，28（2）：294-300.

[6] 吳澗，楊茜，符淙斌，等.全球變暖背景下東亞對流層頂高度演變特征的研究[J].熱帶氣象學報，2007，23（6）：595-600.