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亚洲夏季风是全球季风区的重要组成部分,亚洲夏季风区又是对流层低层污染物和水汽等上升进入平流层的关键区域。研究亚洲夏季风期上对流层下平流层(Upper Troposphere and Lower Stratosphere, UTLS)的动力特征和物质传输对于我们深入了解对流层和平流层之间相互作用和大气污染物的向上传输扩散特点具有非常重要的科学意义。本论文利用多种卫星观测的大气成分资料,Fusion CO资料,气象要素再分析资料以及中国国家气候中心提供的梅雨资料,轨迹模式(HYSPLIT),大气化学气候模式(WACCM3),诊断分析了亚洲夏季风期典型天气过程梅雨发生前后对流层顶及平流层的温度和环流场变化,探讨了梅雨期平流层对流层物质交换(Stratosphere-Troposphere Exchange, STE)的特点；对比分析了不同的卫星资料及卫星资料合成产品在亚洲夏季风期对UTLS区域大气化学成分时空分布的描述,研究了与亚洲夏季风反气旋环流相关的大气化学成分的季节内变化特征。所得的主要结论如下所示：1.利用美国环境预报中心和美国国家大气研究中心联合推出的NCEP/NCAR再分析资料以及欧洲中心的ERA-Interim再分析资料,结合中国国家气候中心的20年梅雨观测资料,分析了梅雨发生前江淮地区对流层顶和位涡的异常以及北半球环状模(NAM指数)的变化。研究表明江淮地区在梅雨开始前3-5天会出现对流层顶的下降,且对流层顶高度的经向变化比纬向变化更为明显。对流层顶的降低与北方冷空气的南下入侵、东亚季风的爆发以及急流轴的北跳引起的频繁的对流层顶折卷过程有关。对流层顶的下降伴随来自平流层的高位涡冷空气的入侵。而梅雨发生前江淮地区上空对应正位涡异常,这一异常的建立和维持与贝加尔湖、西西伯利亚、鄂霍次克海附近的正位涡异常有关；梅雨发生前江淮地区平流层温度达到极大值,梅雨爆发后开始下降,纬向风则处于西风到东风的转换期。梅雨期的总降水量与对流层上部平流层下部的NAM指数存在一致的正相关关系,而在梅雨发生前15-30天,这种相关性尤为显著。这一结果说明,在对流层顶附近的NAM指数对梅雨期降水量的预测有较好的指示意义。2.利用ERA再分析资料,NCEP/NCAR再分析资料和由中国国家气候中心提供的梅雨资料,结合HYSPLIT轨迹模式以及WACCM3模式分析了我国江淮流域梅雨季节的STE特点。研究发现,梅雨发生前江淮流域上空UTLS区域位涡值变大,水汽减少,即该地区存在由频繁的对流层顶折卷活动引起的穿越对流层顶向下的物质输送。梅雨区对流层顶高度在入梅前第三天最低,随后对流层顶抬升,该抬升过程持续约6天。入梅前跨越对流层顶向下的物质传输主要是由于梅雨地区上空对流层顶处存在大的气压的经向梯度,入梅后,持续的强对流又导致对流层物质向上传输进入平流层。同时,研究还表明,跨越对流层顶向上的物质输送过程在梅雨区东北部最强,这个位置正处于上对流层的西风急流轴区。轨迹模式的结果表明,入梅前有下平流层的空气向下入侵进入对流层,入梅后,对流层中层空气有明显的向上传输特征。在枯梅年,西风急流轴远离梅雨区,梅雨区对流活动也较弱,故梅雨区上空穿过对流层顶向上的物质通量也比在丰梅年的小。3.对比分析了不同卫星观测的CO和03资料在UTLS区域的分布特征及差异。结果表明：与美国Aura卫星上搭载的微波临边探测仪(MLS)观测的CO相比,搭载于欧洲MetOp卫星上的干涉式红外大气探测仪(IASI)观测的CO在100 hPa并不能很好的表现CO在亚洲夏季风期的分布特点,但是IASI CO在南半球100 hPa上的水平分布与MLS CO水平分布的相似度较高。在200 hPa高度上,IASI CO的值虽然比MLS CO值总体上偏小,但是全球水平分布特征基本一致。搭载于Aura卫星上的臭氧探测仪(OMI)观测的03资料存在一些噪点,但是其在UTLS区域的值与MLS 03的值非常接近,而且OMI 03资料能很好的再现以往研究中发现的亚洲夏季风区UTLS区域的03异常低值区。Fusion CO资料同化了MLS CO和搭载于Aura卫星上大气红外探测仪(AIRS)观测的CO资料,在UTLS区垂直分辨率和水平分辨率高,且为逐日数据。在100 hPa高度上,Fusion CO值较MLS CO值总体要小,CO值变化区间也小,但是CO全球分布与MLS资料结果基本一致。4.进一步采用MLS CO、MLS O3、Fusion CO和OMI O3资料,结合美国环境预报中心的全球大气预报系统资料(GFS),分析了亚洲夏季风期UTLS区域CO和03的逐日变化特点和反气旋区CO和03异常值随时间的变化特点。分析结果表明：与亚洲夏季风反气旋环流在青藏高原型(Tibetan Mode, TM)和伊朗高原型(Iranian Mode, IM)之间的东西移动一致,MLS资料和Fusion资料均表明CO极大值在水平分布上存在东西振荡移动的特点。但是MLS资料有限的水平覆盖率和Fusion资料相对较多的噪音限制了对此变化细节的描述。MLS O3也表现出极小值位置明显的东西振荡,但是OMI资料只在03低值区域的轮廓上与反气旋一致,并无明显的极值中心东西振荡。与季风区平均值相比,MLS O3的异常分布在哈莫图中很难看清振荡,异常负值分布范围和位势高度异常相差较大,但是OMI O3的异常负值区域却和位势高度异常正值在整个亚洲夏季风期内近乎一致,只是与水平分布的逐日变化图一致,OMI O3极小值的东西振荡并不明显。与季风区平均值相比的异常值在TM和IM之间70°E处随时间变化趋势的分析结果表明,CO异常正值和O3异常负值在TM和IM之间的振荡周期约为10天,但位势高度的振荡振幅差异很大,出现某个周期中波峰低于其他周期波谷的现象。在70°E,CO和反气旋随时间变化的趋势基本一致,O3也有相同的异常负值大小交替现象出现,MLS、Fusion和OMI都存在一些噪音引起的小振荡,但是总体上CO的异常正值、03的异常负值大小交替趋势和位势高度的异常正值一致,且波峰波谷一一对应。