上对流层/下平流层水汽分布特征及夏季亚洲季风区水汽输送与脱水机制的探讨

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利用MLS卫星的水汽、冰水含量、温度等资料分析上对流层/下平流层水汽的变化特征,并探讨在该区域中主要的脱水机制。在215hPa高度,水汽、冰水含量的高值中心对应于深对流区域(或OLR低值区)。在北半球夏季147hPa高度及以上,水汽的高值中心并不完全对应于深对流区域,这与深对流所能到达的高度有关。水汽的高值中心分布随高度上升向西北方向偏移,季风区的深对流将对流层水汽输送至上层后,水汽被限制在强大的反气旋环流中,并最终向上输送到平流层。基于水物质的相态转化,将水汽与固态的冰水含量相加得到总的水物质含量,亚洲季风区水物质总量明显大于北美季风区。在215hPa高度水汽对水物质总量起主要作用,而到了更高层,冰水含量对水物质总量的贡献与水汽的贡献大致相当。水汽在147hPa和100hPa高度的不同概率分布反映出不同的脱水机制。北半球冬季暖池区100hPa上空温度极低,暖池区水汽含量的概率峰值所对应的水汽混合比较低,仅为2ppmv左右。而在147hPa上由于亚洲季风区深对流强烈,较多的水汽被输送到上层,这是亚洲季风区水汽概率长尾型分布的主要原因。而冰水含量(IWC)概率普遍较低,这种分布与冰晶粒子消耗水汽的增长和沉降有关。在考察冰水含量和水汽的关系时,可以根据温度分为冷区和暖区。冷区的分布特点主要是纵向分布,即水汽的分布范围较小,而冰水含量的分布较广,这种纵向分布可能与对流活动有关。暖区的分布特点主要为横向分布,即小范围的冰水含量对应于较大范围的水汽。在100hPa上,青藏高原地区(TP)和暖池区(WP)都呈现比较明显的温度和冰水含量的负相关关系。伊朗高原地区(IP)与WP都呈现水汽和温度的正相关关系,但是IP水汽与冰水含量呈负相关,而WP水汽与冰水含量呈正相关。在147hPa和100hPa高度上暖池区水汽和温度呈现很弱的正相关。TP、IP和NA地区在147hPa层上呈近似的“L型”分布,而在100hPa高度上TP、IP和NA三个区域,水汽与温度并不呈现应有的正相关关系,而是呈现三角状的分布。关于水汽、冰水含量以及温度的关系,还有许多不能解释的观测事实,这还有待更多的观测和研究。总体来说,水汽含量的变化在上对流层还是受到深对流的影响,到了热带对流层顶附近,基本受温度的控制。这种变化特征与上对流层/下平流层脱水的两种主要机制有关。
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