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臭氧-气候相互作用对北极平流层温度长期变化趋势的影响

臭氧-气候相互作用,辐射-动力耦合机制,北极平流层温度季节性差异

主题1 天气、气候、全球变化、行星大气 > 专题1.14 极地与中低纬气候系统相互作用

北极平流层温度是北极气候系统变化的关键指标，其长期变化对北半球天气气候具有深远影响。本研究聚焦臭氧-气候相互作用对冬季和早春北极平流层温度长期变化的调节作用，基于再分析数据和CESM数值模拟，系统分析了2000年前的温度趋势及其辐射-动力耦合机制。研究结果表明，臭氧-气候相互作用是驱动该时期北极平流层温度季节反转的主导因素。初冬（11‑12月），平流层呈现显著增温趋势。这一增温并非来自直接辐射效应，而是源于臭氧-气候相互作用改变了平流层纬向风与温度梯度，形成有利于行星波上传的环境。增强的行星波活动，也增强了布鲁尔-多布森环流（BDC）下沉支，引发动力绝热增温，抵消了臭氧增加本应导致的长波辐射冷却，最终造成净增温。与之相反，冬末和春季北极平流层表现为强烈冷却趋势。该时期主导机制转为短波辐射过程：臭氧损耗达峰值，平流层吸收的太阳短波辐射显著减少，从而导致温度下降。本研究揭示臭氧-气候相互作用通过不同季节的对北极平流层温度的不同调控机制，强调理解平流层长期变化必须综合考虑臭氧-气候相互作用导致的动力环流反馈与辐射效应之间的复杂耦合过程。