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对流层顶精细结构和下平流层重力波活动特征的揭示,对于进一步认识平流层-对流层动力和化学成分交换具有重要的物理意义。目前关于亚洲地区尤其是中国大陆上空,这方面的研究只是零星分析了单个或少数站点资料,对中国地区重力波的空间分布特征尚未形成完整的图像。本文旨在利用垂直高分辨率探空资料研究中国地区上空对流层顶区域的精细结构,包括对流层顶逆温层和对流层顶转换层的特征;揭示下平流层惯性重力波活动在中国上空的空间分布和季节变化特征。 首先,利用中国中东部(八个站点位于中国第二、三阶梯分界线附近,其分布斜跨中国南北,能有效分析各气象要素随纬度的变化特征)的垂直高分辨率探空资料,分析对流层顶附近的大气层结结构特征及其经向分布特征。采取以热力对流层顶为基准的相对高度平均方法定量分析对流层顶逆温层(Tropopauseinversion layer,TIL)的厚度;而对于对流层顶转换层(Tropopause transition layer,TTL),对浮力频率廓线进行曲线拟合,通过转换层厚度这一物理量来刻画对流层顶附近层结稳定度垂直变化的锐度。本文对中国地区上空对流层精细结构进行分析,探讨对流层顶逆温层和对流层顶转换层的季节变化及随纬度分布特征,分析表明: 1)对流层顶上方均存在明显的对流层顶逆温层,且有明显的季节变化,同时对流层顶逆温层的厚度随着纬度增加而增加。 2)在高纬度地带对流层顶转换层较薄并伴有一个强对流层顶逆温层,而在低纬度地区厚转换层的概率较高。 重力波参数特征的确定是全球大气环流模式中平流层重力波参数化的一个重要补充,这些参数值的时空分布需要根据观测资料来确定。本文根据中国地区南北向八个站点两年多的垂直高分辨率探空资料,分析了下平流层(18~25km)惯性重力波活动的季节变化及其随纬度的分布特征。主要结果有: 1)中国地区下平流层重力波能量具有明显的季节变化和经向分布特征:冬季大夏季小,且随着纬度增加而减小;纬向和经向速度扰动大小相当,表明重力波能量在水平方向上是各向同性的。中国地区这一分布特征与美国、澳大利亚等地区一致。 2)重力波垂直波长随纬度没有明显的变化趋势,集中在1~3km之间,占所有样本的85%以上,平均值约为2.0km;水平波长80%以上集中在100~800km之间,平均值约为450km,有随纬度增加而降低的趋势(南北两端站点水平波长差值为40km左右);水平波长与垂直波长之比约为200∶1,表明下平流层重力波基本上沿水平方向传播,垂直方向的夹角极小。 3)固有频率和科氏参数之比有随纬度增加而减小的特征,集中在1~2之间,平均值约为1.5。 4)重力波能量的传播方向。垂直方向上,以向上传播为主,各站点各季节上传频率均在(6)0%以上;水平方向上,传播具有比较显著的方向性,主要是东西方向传播,与盛行风向有关。但是这种各向异性随着纬度的增加有所减弱。