Stratospheretroposphere交换
大众平流层和对流层之间的交流是很重要的这两个地区的化学带来的对流层化学物种来源(如氯氟烃)到平流层,而物种起源与平流层(如臭氧)可以带入对流层。因此,运输可以对推动这两个地区的化学非常重要。类似于边界层隔离开来自由对流层由于存在大量的反演,从平流层对流层是孤立的高静态稳定平流层。同样,正如边界层湍流和混合比自由对流层,对流层垂直和水平是相对较好混合而平流层。对流层的混合时间(几个月每个半球内秩序的;半球之间的一年)比交换所需的时间更短的质量整个对流层和平流层(的18年,尽管由于质量差整个平流层与对流层混合每2年)。
最简单的方法来可视化模型stratosphere-troposphere交换是考虑批量交换两个域之间通过匀速上升运动在整个热带对流层顶,向极漂移在同温层,质量的连续性,回流到对流层中、高纬度地区。这样的循环是在1940年代首先提出啤酒来解释观察到的低平流层水汽混合比。唯一的对流层顶附近的温度足够低陪如此低的价值相对湿度是在热带地区,对流层顶是高和寒冷。多布森指出,向极向下平流这种类型的循环是符合观察到高浓度的臭氧在极地平流层,远离光化生产的地区。虽然Brewer-Dobson模型没有提供一个完整的描述交换过程本质上,它被认为是正确的;看到霍尔顿et al。(1995)。
的Brewer-Dobson循环细胞现在已知主要波驱动的。平流层波的形态迫使表明空气喷射到平流层的向上运动发生在热带和向下运动的空气对流层优先发生在中、高纬度地区的冬天。净冷却需要运输空气从平流层对流层
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而净透热加热需要运输空气从对流层进入平流层。广泛的测量在步骤(Stratosphere-Troposphere交换项目)在1980年代显示特定剧烈的对流活动主要是负责运输的热带空气进入平流层。Troposphcric空气可以直接混合进入平流层积雨云塔过度时,混合在对流层顶的湍流运动,或由于辐射加热的云顶向上移动。浓缩脱水是因为部分或全部的冰粒子回到对流层的沉积而干燥的空气仍然在同温层。可溶性化学物种将会发现在冰粒子周围而不是干燥的空气中,所以可能会有更强的抵抗力cross-tropopause可溶性化合物,运输原理图说明之间的循环的一般概念对流层和平流层图9所示。
质量流量从平流层对流层往往集中在动态事件称为对流层顶折叠,在对流层顶向极一侧急流的扭曲在iarge-scale天气的发展
大规模的提升
1000年
Wave-driven
温带- v -
大规模的沉降
双向交流阻塞反气旋截止气旋对流层顶(岁
一些积雨云穿透平流层
极
赤道
纬度
图9示意图显示stratosphere-troposphere大规模动力方面的交流。扭来扭去的双头箭头表示子午大规模艾迪运输过程。全球范围内的广泛的箭头显示交通循环,这是主要的交流机制,将空气掠过¡森热带表面。(从霍尔顿允许转载et al ., 1995)。
90 120 ISO臭氧(ppbv)
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42.32 40.67 39.09 37.82 N的纬度
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137.97 136 63 136 18 139年25 E离子
图10(见颜色插入)三片式图显示的证据从平流层臭氧输入到对流层两半球。前面板显示了一架dc - 8飞机的飞行路径(粗线)10月3日,1992年,从南美到非洲,分割槽的高纬度地区。点A和B在飞行路径显示高浓度的臭氧被运送到海拔低于6公里中间面板;数据描述在这个小组从差分吸收激光雷达系统,获得测量臭氧低于11公里飞行高度的dc - 8。最低的面板显示了一个类似的功能飞行3月11日,1994年,在北部1 Iemisphere。当飞机飞在这个小组从北到南,注意越高对流层顶高度南的褶皱。看到彩色图像ftp站点。
9 STRATOSPHERE-TROPOSPHERE交易所27
系统。大量的对流层和平流层空中延伸到空气变得困在,并最终混合,对流层。平流层对流层空气进入的一个例子在对流层顶折叠如图10所示。这幅图描绘了平流层示踪剂的入侵到对流层使用差分吸收激光雷达(激光雷达)仪器测量臭氧低于和高于它飞在飞机的巡航高度11公里。前面板显示飞机的飞行路径(粗线)和位势高度分布在200 hPa。南美洲和非洲之间的飞行路线是一个字段的一部分任务在1992年10月。A和B点指的位置两个“舌头”的平流层空气陷入对流层的飞行路径分割的中纬度地区南部的槽。中间面板图10显示了血统的平流层的臭氧(布朗领域,> 100 ppbv)与对流层顶折叠彩色图像(参见ftp站点)。在这些点,平流层的空气,明显的高浓度的臭氧,一直传到海拔低至6公里。随着飞行继续东,测量从upward-looking激光雷达系统变得可用,对流层顶位于~ 15公里。中间的更高浓度的臭氧和对流层上部(用橙色)原位形成广泛的生物质燃烧发生在每年的这个时候。底部面板从飞行在1994年3月,或许更能说明臭氧的分布在一个折叠的事件。注意更高的对流层顶是南褶皱(后来在飞行),高纬度地区相比在飞行的开始(~ 8公里的飞行),符合示意图如图9所示。
图11年平均分布全球对流层顶折叠活动从气象分析十年为一个周期,获得1984 - 1993;点表示的大小相对应的活动将空气从平流层对流层。(从现场允许转载et al ., 1997)。
图11年平均分布全球对流层顶折叠活动从气象分析十年为一个周期,获得1984 - 1993;点表示的大小相对应的活动将空气从平流层对流层。(从现场允许转载et al ., 1997)。
图11显示了气候的位置平流层入侵强度加权的对流层顶事件中描述的平流层对流层空气进入。获得的数据已经从欧洲中期天气预报中心(ECMWF)数据使用一个识别方案潜在的涡度相关的大气平流层和对流层之间的交换。这种分析,于1997年出版,同意先前的研究表明,相当多的交换发生在北半球相对于南半球,北半球的通量是6 x 1010分子03 / cm2。这个值是在协议与一些先前的研究自1970年代以来,估计使用两个环流cross-tropopause通量计算模型和观测量的4 - 8 x 1010分子03 / cm2 NH的年代。对全球对流层臭氧的预算,这种“自然”臭氧输送通量将只占相对较小的一部分现在一般的臭氧测量地球表面附近,这意味着大量的出现在低层大气中臭氧不会没有人为输入。对流层臭氧的章将详细讨论对流层臭氧的预算。
继续阅读:氢氧自由基噢过程控制浓度
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