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平流层化学-气候相互作用：从机理认知到模式研发

平流层,臭氧

主题1 天气、气候、全球变化、行星大气 > 专题1.1 地球系统模式与模拟

平流层大气中的多种化学成分（如臭氧、水汽、氮氧化物和氯化物等）不仅参与光解、气相和非均相化学反应，还会通过化学-辐射-动力耦合过程与气候变化之间产生显著的相互作用。为深入理解平流层化学-气候相互作用机理，本研究发展了能够从气候系统内部变率中分离平流层化学-辐射-动力耦合贡献的技术方法，揭示了该耦合过程的重要特征和关键机理。研究发现，早冬时期的平流层臭氧变化通过增强中纬度对流层上传的行星波，加强了平流层剩余环流，不仅会导致极地平流层温度升高，还会通过增强的环流运动改变极地与中纬度的臭氧分布；而到了冬末与春季，平流层臭氧损耗引起的短波辐射冷却与动力冷却共同造成了平流层温度降低。基于上述机理认知，本研究进一步实现了平流层化学模块与中国气象局BCC-ESM气候模式的双向耦合，使新版模式具备了模拟交互式化学过程的能力。评估结果表明，耦合后的BCC-ESM模式能够较好地模拟出平流层主要化学成分的空间分布与时间演变，并可有效刻画平流层内部复杂的化学-辐射-动力耦合过程。