[發明專利]一種分析重力波活動對上中間層臭氧分布影響的方法

有效

• 申請號: 202010817803.1
• 申請日: 2020-08-14
• 公開（公告）號: CN111830212B
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發明（設計）人: 常舒捷;徐建軍
• 申請（專利權）人: 廣東海洋大學
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產權代理事務所(普通合伙) 11562
• 代理人: 張換君

本發明公開一種分析重力波活動對上中間層臭氧分布影響的方法，包括：S1、獲取不同季節UM層臭氧的分布特征；S2、獲取不同季節UM層重力波參數的分布特征；S3、獲取不同季節UM層的緯向風場數據；S4、基于不同季節UM層臭氧的分布特征、重力波參數的分布特征、緯向風場數據，獲取臭氧、重力波參數、緯向風場隨時間的演變圖，采用信息流的方法建立UM層臭氧與重力波參數之間的信息流，基于UM層臭氧與重力波參數之間的信息流以及臭氧、重力波參數、緯向風場隨時間的演變圖，得到重力波活動對UM層臭氧分布的影響。本發明能夠有效分析小尺度的重力波活動對上中間層臭氧分布的影響，為上中間層臭氧的進一步研究及利用提供了科學依據。

技術領域

本發明涉及上中間層臭氧分布影響分析技術領域，特別是涉及一種分析重力波活動對上中間層臭氧分布影響的方法。

背景技術

中層大氣是與低層大氣和高層大氣氣候系統相互作用的區域。上層中層和下層熱層(UMLT)中存在大量的臭氧層，被稱為次臭氧最大值層，僅次于平流層中的最大臭氧層。上中間層(UM)作為兩個臭氧大值區的過渡帶，在UMLT的物質交換中扮演著重要角色。

雖然人們對平流層臭氧已經進行了廣泛的研究，并發現平流層臭氧與諸多物理過程和化學過程有關。例如ENSO，太陽周期，大氣波和重力波等。與平流層臭氧的研究相比，次臭氧最大值層的影響因子研究相對較少。隨著探測手段的發展，以往的研究利用不同的觀測手段來研究這一臭氧次大值區。對于中間層臭氧的日變化，Marsh等利用高分辨率多普勒成像儀發現了晝夜差異。隨后，Dikty等利用SABER數據進行白天的分析也得到了日變化的特征。Smith等利用9套衛星數據集的中間層臭氧資料詳細分析了氣候學特征和晝夜差異。有研究指出，來自不同臭氧觀測數據和模型可能存在潛在的樣本偏差，這將可能導致中間層臭氧的日變化分析存在差異。Schneider等使用地基觀測得到了中間層大氣臭氧混合比(OMR)的半年周期。Sridharan基于SABER也發現平流層的半年振蕩(SAO)主要發生在平流層下部和中間層。2014年，Andersson等發現，電離和離子化學反應之后，EEP會導致奇異氫(HOx)增強，該過程會影響中間層臭氧的平衡。

許多研究還表明，臭氧對太陽的變化和太陽的周期有響應。Marsh等給了臭氧分布的動力學結構，表明太陽潮汐通過對氧原子的垂直對流作用會對臭氧濃度產生影響。MLS衛星資料，也用于研究上中間層-下熱層(UMLT)地區臭氧對太陽周期變化的響應。太陽輻射造成的臭氧光解被認為是次臭氧大值區臭氧損耗的主要機制，雖然UMLT中的輻射和化學作用很大程度上受太陽輻射驅動，但迄今為止，從尺度較小的波動角度去探究UM中臭氧的動力學影響的研究還比較少。但是在UTLS(上對流層至下平流層)區域，平對流層物質交換，能夠對平流層臭氧產生影響，該方面的工作已經開展了多年。而在UM區域，重力波的動力作用對該區域的臭氧是否有影響，相關工作還沒有開展，重力波拖曳有助于中層風急流頂部的風向反轉，中間層頂區域的大氣動力學輸送機制在低層和高層大氣之間熱量、動量、大氣成分交換過程中扮演非常重要的角色；重力波耗散破碎后，波動產生的動量通量注入背景大氣平均流從而產生的水平和垂直驅動力，重力波破碎產生的動量通量在中間層頂區域作重力波產生的化學輸送對于大氣中的O、O₃、OH，Na原子等物質的輸送影響作用是十分顯著的，該過程對不同圈層大氣之間物質交換的過程起關鍵作用。

湍流混合機制對中間層頂區域大氣化學成分的分布影響也十分顯著，混合效應能顯著的減弱不同密度區域的大氣成分之間的密度梯度，使大氣成分從濃度高的地區向濃度低的地區輸送。中間層頂區域普遍被認為是重力波的耗散破碎高度，因此該區域里重力波破碎后形成的湍流混合運動非常顯著，與背景環流產生的大氣成分輸送相比，湍流混合產生的垂直輸送方向常常相反，可見湍流混合輸送機制在中間層頂區域同樣不容忽視，因此，有必要提出一種從重力波的動力過程角度，分析對UM臭氧分布影響的方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種分析重力波活動對上中間層臭氧分布影響的方法，以解決現有技術中存在的技術問題，能夠有效分析重力波活動對中間層臭氧分布的影響。