近10年沈阳对流层顶高度及温度变化特征

陈思蒙 陈雨

摘要利用2005—2014年沈阳探空站高空观测资料，采用趋势分析方法，对近10年沈阳两类对流层顶高度和温度特征进行对比分析。结果表明，沈阳全年各月均可观测到复合对流层顶，两类对流层顶存在明显的季节差异；第1对流层顶的平均高度在夏季相对较高，冬季相对较低，第2对流层顶的平均高度在全年变化较为平稳。对于对流层顶的温度，夏季、冬季和年平均温度均呈上升趋势，春季呈弱上升趋势；多年平均值的年变化表现为第1对流层顶温度夏秋季最高，春季最低，变化幅度相对较小；第2对流层顶温度夏季最高，冬季最低，变化幅度相对较大。

关键词对流层顶；高度；温度；变化特征

中图分类号S161文献标识码A文章编号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

對流层顶是对流层与平流层之间温度梯度不连续的一个过渡层，也是缺乏臭氧的上对流层和臭氧含量丰富的下平流层之间的边界。对流层顶是19世纪末20世纪初与平流层同时被发现[1-2]，该层一经发现就激起了学者们极大的研究兴趣。但由于对对流层顶的探测相对较薄弱，使对该层大气基本过程的认识也相对滞后。近年来，在全球气候变暖趋势明显并与人类活动密切相关的背景下，对流层顶大气对全球气候变化的响应与反馈已成为科学热点问题。

大气对流层顶抬高，垂直运动加强，导致大气对流层内垂直和水平振荡的幅度加大，对天气气候的影响主要是容易出现极端天气气候事件，并可能进一步对人类和社会的其他方面造成影响[3-4]。已有研究表明，对流层上层大气对来自低层大气和地表的动力、辐射与成分输送具有很强的响应和调整作用，其调整的结果反过来引导和调制对流层中的天气气候和环境，由于其调制信号的超前性，因而可能具有明显的预测价值[5-6]。笔者利用2005—2014年沈阳探空站高空观测资料，采用统计分析方法，对近10年沈阳两类对流层顶高度和温度特征进行对比分析。

1资料说明

对流层顶分为两类，在高纬度地区上空的是极地对流层顶（第1对流层顶），在低纬度地区上空的是热带对流层顶（第2对流层顶），如果某一地区上空同时存在两类对流层顶，则称之为复合对流层顶。沈阳市处于中纬度地带，故两类对流层顶均可单独或同时出现。

采用辽宁省气象信息中心提供的沈阳探空站2005—2014年每日2个时次的高空观测资料。该资料是采用全自动探空观测仪器，计算两类对流层顶高度等相关数据，自动生成高空数据报表。

2对流层顶高度变化特征

2.1两类对流层顶出现的相對频率

比较不同季节两类对流层顶出现的频率，按月统计近10年两类对流层顶各自出现的次数（若为复合对流层顶则两类对流层顶各计1次），然后将每月各类对流层顶各自出现的次数除以该月两类对流层顶出现次数的总和，就得到各月两类对流层顶出现的相对频率。

由图1可知，7—9月第2对流层顶出现的频率明显多于第1对流层顶，特别是在8月较少观测到第1对流层顶出现，第2对流层顶出现的频率超过了70%。由此可见，在沈阳上空第2对流层顶在夏季占绝对优势地位，而在其余季节两类对流层顶的出现频率比较稳定。

2.2两类对流层顶的平均高度变化

由图2可见，沈阳第1对流层顶全年处在9～12 km，5—9月平均高度较高，均在11 km以上，尤其是6—9月最高（接近12 km）。第1对流层顶全年的变化幅度在2 km左右，年变化曲线呈现出明显的单峰型特征。

第2对流层顶的高度变化趋势与第1对流层顶明显不同，各月变化较小，全年平均高度约为16 km。

2.3两类对流层顶高度的变化幅度

从图3可以看出，第1对流层顶高度的最大变幅出现在春季，并随时间逐渐增大，在5月达到顶峰，对流层顶高度变化超过5 km；第2对流层顶高度稳定性较第1对流层顶更差，在冬半年的变化幅度超过6 km。两类对流层顶高度在夏季均相对稳定。

3对流层顶温度变化特征

从图4可以看出，沈阳第1对流层顶的平均温度为-58～-52 ℃，在4月份达到最低值，在夏季的7—9月达到最高值，延后于地面气温的变化趋势；第2对流层顶平均温

度变化趋势大致与第1对流层顶相反，在冬季的12、1月达

弱增温趋势，但不显著；夏季、冬季和年平均溫度均呈上升趋势，且趋势显著，升幅分别为1.5、0.8和0.9 ℃/10 a；秋季溫度走势平稳。对于第2对流层顶，各季和年平均温度均呈增温趋势，并且增温趋势较为明显。

4结论与讨论

对于对流层顶的高度：沈阳全年各月均可观测到复合对流层顶，两类对流层顶存在明显的季节差异；第1对流层顶的平均高度在夏季相对较高，冬季相对较低，第2对流层顶的平均高度在全年变化较为平稳。

对于对流层顶的温度：夏季、冬季和年平均温度均呈升温趋势，春季呈弱上升趋势；多年平均值的年变化表现为第1对流层顶夏秋季最高，春季最低，变化幅度相对较小；第2对流层顶夏季最高，冬季最低，变化幅度相对较大。

由于受到数据年限的限制，该研究在做温度趋势分析时，所得结果并没有通过信度检验，在后期的研究中，可以延长数据年限，在趋势上可以得到更加可信的结果。

45卷9期陈思蒙等近10年沈阳对流层顶高度及温度变化特征

参考文献

[1] 马霍韦尔.对流层顶气候学[M].张贵银，廖寿发，译.北京：气象出版社，1988.

[2] 邹进上，江静，王梅华.高空气候学[M].北京：气象出版社，1990.

[3] 丛春华，李维亮，周秀骥.青藏高原及其邻近地区上空平流层-对流层之间大气的质量交换[J].科学通报，2001，46（22）：1914-1918.

[4] 李国辉，吕达仁，TIE X X.对流层顶变化对上对流层/下平流层臭氧分布的影响[J].空间科学学报，2003，23（4）：269-277.

[5] 杨健，吕达仁.2000年北半球平流层、对流层质量交换的季节变化[J].大气科学，2004，28（2）：294-300.

[6] 吴涧，杨茜，符淙斌，等.全球变暖背景下东亚对流层顶高度演变特征的研究[J].热带气象学报，2007，23（6）：595-600.