西南地區(qū)不同類型風(fēng)場與對流層臭氧分布變化的關(guān)系

易香妤，郭世昌，劉二影，田孟坤，竇 艷

（云南大學(xué) 大氣科學(xué)系，昆明 650091）

西南地區(qū)不同類型風(fēng)場與對流層臭氧分布變化的關(guān)系

易香妤，郭世昌*，劉二影，田孟坤，竇 艷

（云南大學(xué) 大氣科學(xué)系，昆明 650091）

本文利用歐洲中期天氣預(yù)報中心 （ECMWF）1996-2015年間月平均風(fēng)場、臭氧質(zhì)量混合比分層資料，通過分類合成方法將中國西南地區(qū)夏、冬半年的風(fēng)場分成三種不同類型，并研究了不同類型風(fēng)場與對流層臭氧分布變化的關(guān)系。研究表明： （1）1996-2015年，我國西南地區(qū)700 hPa夏半年風(fēng)場可分為S1西南風(fēng)型與S2東南風(fēng)型，冬半年主要為W強西風(fēng)型；（2）從700 hPa臭氧質(zhì)量混合比的分布來看，三種風(fēng)型均在青藏高原東南側(cè)的四川省西部出現(xiàn)臭氧低值區(qū)，S1型和S2型大致都是圍繞該低值中心自西北向東南方向增加，但由于東南風(fēng)的平流作用，S2型更偏向于經(jīng)向分布，而W型則幾乎是呈北低南高的緯向分布；（3）500 hPa上S1型和S2型同樣能在四川省西部發(fā)現(xiàn)臭氧質(zhì)量混合比低值區(qū)，而W型低值區(qū)卻消失，呈現(xiàn)出十分平直的南高北低的緯向分布；（4）300 hPa臭氧質(zhì)量混合比普遍高于中低層，三種風(fēng)型的臭氧質(zhì)量混合比幾乎都是呈緯向分布，但分布情況變成了北高南低型；此外還發(fā)現(xiàn)，中低層冬半年的風(fēng)型的臭氧混合比都低于夏半年。（5）本文為了更真實探究氣塊的運動路徑，選取三種不同代表月份，運用HYSPLIT后向軌跡模式觀察了重慶、昆明、貴陽三地上空700 hPa的氣塊運動路徑并對其進行分析。

中國西南地區(qū)；對流層臭氧；臭氧質(zhì)量混合比；HYSPLIT后向軌跡模型

眾所周知，臭氧是一種十分重要的痕量氣體。大氣中大部分臭氧集中在10～50 km的平流層，對流層臭氧只占臭氧總量的大約10%[1]。在對流層中，臭氧既是溫室氣體，也是一種污染氣體，并且對流層中的臭氧有著幾天到幾個星期的生命周期，伴隨著大尺度的環(huán)流系統(tǒng)，例如季風(fēng)，臭氧及其前體污染物可以長距離輸送[2-3]，而近地面臭氧對生物圈具有重要的環(huán)境學(xué)意義，也是光化學(xué)煙霧的標志物之一。大氣在對流層的平流輸送對對流層臭氧的分布及其變化有一定的影響，近年來，關(guān)于季風(fēng)與臭氧的分布及變化關(guān)系，已經(jīng)有一些學(xué)者對此展開研究。例如，X.A.X等[4]研究了從亞洲大陸流向南方的印度尼西亞—澳大利亞冬季風(fēng)對大氣臭氧的影響。朱彬[5]指出，東亞太平洋沿岸近地面臭氧的季節(jié)變化主要受東亞冬、夏季風(fēng)環(huán)流的季節(jié)變化控制，東亞太平洋地區(qū)夏季風(fēng)爆發(fā)的時間和強度以及季風(fēng)環(huán)流型的年際差異是導(dǎo)致該地區(qū)春、夏季臭氧年際變化的主要原因。周德榮[6]研究了東亞季風(fēng)對于華南沿海地區(qū)對流層臭氧的季節(jié)和年際變化的作用規(guī)律，結(jié)果顯示，在研究區(qū)域?qū)α鲗拥蛯映粞鯘舛燃竟?jié)變化明顯受到東亞季風(fēng)控制，且季風(fēng)引起的人為源污染物輸送以及生物質(zhì)燃燒污染物的輸送導(dǎo)致了自由對流層的較高臭氧濃度。以上學(xué)者對環(huán)流與臭氧分布的關(guān)系等問題的研究，得到了許多重要結(jié)論，但上述研究大多是針對東亞地區(qū)、低緯地區(qū)，又或者研究的是單個季節(jié)的季風(fēng)與臭氧的變化關(guān)系，沒有太突出區(qū)域性，對于小型局部區(qū)域不同的風(fēng)型與對流層臭氧的分布關(guān)系研究還比較少。

Souri等[7]基于再分析數(shù)據(jù)使用聚類分析方法將美國休斯敦地區(qū)近15年 （2000-2014）夏季近地面900 hPa的風(fēng)向分為七種風(fēng)型 （C1-C7），找出對休斯敦地表面臭氧具有獨特影響的聚類風(fēng)模式，并估計了聚類風(fēng)模式主要通過的周圍地區(qū)因人為排放而產(chǎn)生的臭氧變化趨勢，進而研究了不同風(fēng)型對休斯敦地區(qū)近地面臭氧分布與變化的影響。

受此研究啟發(fā)，我國西南地區(qū)具有顯著的季風(fēng)特征，冬夏季風(fēng)場轉(zhuǎn)換劇烈，是否也可以對該區(qū)域展開類似的分析研究呢？因此，本文擬采用格點資料，對我國西南地區(qū)冬、夏特征不同的風(fēng)場分型，并對不同類型風(fēng)場與對流層臭氧分布變化的關(guān)系開展研究。

1 研究資料及方法

1.1 使用資料

近年來，ERA-Interim資料在很多方向都得到廣泛應(yīng)用，其資料具有時間序列長、垂直層次高的特點[8]，因此，本次研究使用歐洲中期天氣預(yù)報中心 （European Center for Medium-Range Weather Forecasts，ECMWF）的1996-2015年ERA-Interim月平均風(fēng)場、臭氧質(zhì)量混合比分層資料，水平分辨率為0.75×0.75，經(jīng)向和緯向各有19個格點。為了方便比較和說明，臭氧質(zhì)量混合比資料經(jīng)處理后的單位化為mg·kg-1。

考慮到我國西藏地區(qū)受大地形影響，風(fēng)場變換規(guī)律復(fù)雜，研究困難，因此，本文所討論的區(qū)域并非常識中的西南地區(qū)，而是除了西藏地區(qū)以外的區(qū)域，具體位置為：97°E～110°E，21°N～34°N。此外，在研究過程中，為了進一步更好地分析風(fēng)場與臭氧場的聯(lián)系以及對臭氧的來源的討論，本研究又再將區(qū)域擴大至 50°E～130°E， 10°N～40°N 進行相關(guān)討論。

1.2 研究方法

考慮到西南地區(qū)屬于典型的季風(fēng)區(qū)域，冬季與夏季的風(fēng)向風(fēng)速都會有所差別，會對臭氧的分布造成不同的影響，此外，還考慮到四川省西部屬于青藏高原的一部分，且云貴高原海拔也較高，為使研究比較有意義，故選取對流層中低層700 hPa的風(fēng)場作為分型的依據(jù)。因此，本文利用ECMWF提供的風(fēng)場分層月平均資料，提取1996-2015年期間夏半年 （5、6、7、8、9月）共100個月，冬半年 （11、12、1、2、3月）共100個月700 hPa上的U、V分量，通過對選取的每個月的平均風(fēng)場的分析，主觀地將平均風(fēng)場相似的月份進行聚類，再提取出對應(yīng)的各類的U、V分量，對各個類別的風(fēng)場進行平均化合成，將西南地區(qū) （除西藏地區(qū)）夏半年與冬半年的風(fēng)場分為了三種不同類型，再提取出相應(yīng)風(fēng)型對應(yīng)月份的對流層臭氧質(zhì)量混合比分層資料 （以700 hPa，500 hPa，300 hPa為代表），畫出每一種風(fēng)型對應(yīng)的臭氧質(zhì)量混合比分布圖，并對此展開分析、研究和討論。

HYSPLIT-4是一種用于計算和分析大氣污染物輸送、擴散軌跡的專業(yè)模型，現(xiàn)已被廣泛地應(yīng)用。HYSPLIT軌跡模型用到的氣象數(shù)據(jù)資料來源于NCEP的FNL全球分析資料，并經(jīng)過ARL（NOAA-Air Resource Laboratory）的預(yù)處理模塊轉(zhuǎn)化成模式所需要的格式。FNL分析資料源自NCEP的全球資料同化系統(tǒng)GDAS（Global Data Assimilation System）。該系統(tǒng)使用MRF譜模式進行預(yù)測和資料同化，每日執(zhí)行4次，即世界時 （UTC）00，06，12和18時。GDAS的資料后處理模塊將Sigma坐標譜系數(shù)的氣象場轉(zhuǎn)化為全球1°×1°（361×181個格點）壓力坐標的分析資料，ARL與處理模塊則將北半球的部分轉(zhuǎn)化為129×129個格點的極地投影坐標系。其水平分辨率為190.5 km，資料的垂直網(wǎng)格為14層[9]。因此，本文利用該氣象資料運行hysolit4.7模式，從所研究的年份中選取三種風(fēng)型對應(yīng)的典型月份，取重慶、昆明和貴陽為目標地點，以目標日期為起點進行5天的后向軌跡分析，從而更科學(xué)和真實地探究臭氧分布變化的原因，以及三類風(fēng)型中臭氧可能的路徑來源。

2 計算結(jié)果與分析

2.1 1996-2015年夏、冬半年700 hPa風(fēng)場分型結(jié)果及其特點

根據(jù)ECMWF提供的700 hpa的U、V分量月平均資料，畫圖觀察分析，并剔除風(fēng)場凌亂的特殊月份后，將1996-2015年夏、冬半年的風(fēng)場統(tǒng)計分型為S1，S2，W三種不同特征的風(fēng)型，其具體分型依據(jù)及其特征如下表1所示。

表1 700 hPa夏半年與冬半年風(fēng)場分型結(jié)果及其特征Table 1 The results and characteristics of classification for summer and winter wind fields at 700 hPa

據(jù)表1的分型結(jié)果重新提取各個風(fēng)型對應(yīng)月份700 hPa的U、V資料，將風(fēng)型的風(fēng)場合成后的風(fēng)場矢量圖如圖1所示?？偟膩碚f，在夏半年，研究區(qū)域700 hPa的等壓面上偏南風(fēng)為主，S1風(fēng)型主要是西南風(fēng)比較強盛，且被分為S1風(fēng)型的月份大多集中在5，6，7月，而S2風(fēng)型主要是東南風(fēng)比較強盛，S2風(fēng)型的月份幾乎都集中在8，9月，這很可能是來自孟加拉灣等地的西南氣流與來自西北太平洋的東南氣流的力量對比在西南地區(qū)風(fēng)場上的體現(xiàn)。并且從風(fēng)場圖上看出，S1型中的西南風(fēng)風(fēng)速大于S2型中的東南風(fēng)風(fēng)速，此外，在兩種風(fēng)型的西北方向都發(fā)現(xiàn)有一個小型的輻合區(qū)域；在冬半年，W風(fēng)型主要盛行西風(fēng)，并且冬半年的西風(fēng)風(fēng)速比夏半年的風(fēng)速均要大，緯度偏低西風(fēng)強盛、風(fēng)速更大，緯度偏高則呈現(xiàn)出西南風(fēng)，風(fēng)速較小，尤其在四川省中部風(fēng)速達到最小。

季風(fēng)是指近地面冬夏盛行風(fēng)向接近相反且氣候特征明顯不同的現(xiàn)象。700 hPa等壓面屬于對流層中低層，根據(jù)哈雷季風(fēng)原理，愈接近地面季風(fēng)應(yīng)該愈明顯。王安宇等[10]曾提出，對流層低層的風(fēng)可以近似地看作兩部分的線性組合，一部分是非季風(fēng)的行星風(fēng)，這部分代表大氣對海陸地形的動力強迫響應(yīng)；另一部分則季風(fēng)，這部分是大氣對海陸地形的熱力強迫響應(yīng)。實際風(fēng)中除了季風(fēng)，還包括非季風(fēng)的行星風(fēng)，而非季風(fēng)的行星風(fēng)常常會掩蓋季風(fēng)。本研究中使用冬季的700 hPa風(fēng)場，季風(fēng)能被強大的行星風(fēng)西風(fēng)所掩蓋，因而冬季才體現(xiàn)出強大而穩(wěn)定的西風(fēng)，而在夏季，從孟加拉灣等地來的西南氣流和強大的副高外圍的東南氣流常常比較強大，還能在700 hPa風(fēng)場上有所體現(xiàn)。

圖1 1996-2015年700 hPa夏半年和冬半年風(fēng)場分型 （矢量，單位：m·s-1）Fig.1 Summer and winter wind fields classification at 700 hPa during 1996 to 2015 （Vector， Unit： m·s-1）

2.2 不同風(fēng)型所對應(yīng)的700 hPa臭氧質(zhì)量混合比分布情況及討論

通過對以上夏、冬半年的風(fēng)場進行分型，再根據(jù)ECMWF提供的對流層700 hPa等壓面上的臭氧質(zhì)量混合比月平均資料，提取出不同風(fēng)型所對應(yīng)月份的臭氧分層數(shù)據(jù)，畫出三種風(fēng)型所對應(yīng)的700 hPa臭氧質(zhì)量混合比的分布圖，如圖2所示。區(qū)域擴大后對三種風(fēng)型對應(yīng)的700 hPa臭氧質(zhì)量混合比的分布進行了分析，如圖3所示。

圖2 1996-2015年不同風(fēng)型700 hPa臭氧質(zhì)量混合比分布 （單位：mg·kg-1）Fig.2 The distribution of ozone mass mixing ratio in different wind types at 700 hPa during 1996 to 2015 （Unit： mg·kg-1)

從圖3所示的三種不同風(fēng)型所對應(yīng)的700 hPa臭氧質(zhì)量混合比分布情況可看出，夏半年S1型和S2型均在四川省西部地區(qū)出現(xiàn)了臭氧質(zhì)量混合比低值中心，且可能是由于夏季盛行偏南的季風(fēng)，研究區(qū)域的臭氧分布情況都大致是圍繞該低值中心自西北往東南方向逐漸增加；但不同的是，S1型的西南角也存在著較高數(shù)值，因此S1型略微偏向于緯向分布，而S2型在研究區(qū)域東部的臭氧質(zhì)量混合比幾乎是呈東高西低的經(jīng)向分布，并且重慶、貴州、四川東部、云南大部分地區(qū)的數(shù)值都普遍高于S1型，由于本研究是基于不同的風(fēng)型得出的臭氧分布圖，而S2風(fēng)型的特點是東南風(fēng)比較強盛，結(jié)合圖3可看出，總體上，臭氧的分布在偏低緯的地區(qū)更高，而S2型與S1型相比確實高值區(qū)域在往北傾斜，使研究區(qū)域東部近似于經(jīng)向分布，因而推測這極有可能是S2型盛行的東南風(fēng)帶來了低緯地的臭氧含量較高的空氣團，使S2型在研究區(qū)域東部臭氧含量更高，即風(fēng)的平流作用對S1和S2型的臭氧分布帶來了不同影響；冬半年的W風(fēng)型所對應(yīng)的臭氧質(zhì)量混合比分布情況則與夏半年的分布有一定差別，在冬季，四川省中西部仍然有一臭氧質(zhì)量混合比低值區(qū)域，但結(jié)合圖3（c），從整個區(qū)域來看，除了青藏高原低值區(qū)，臭氧質(zhì)量混合比整體數(shù)值要低于夏季，幾乎是呈較為平直的緯向分布，自低緯度向高緯逐漸減少，這可能是由于在冬季700 hPa西風(fēng)帶風(fēng)速比較大，使得臭氧幾乎沿緯向平均分布。

與此同時，對于臭氧的分布，風(fēng)的平流作用只算是其中的一個影響因素，輻射和前體物等也會對其產(chǎn)生一定影響，尤其在對流層，臭氧前體物也是特別重要的一個因素。研究發(fā)現(xiàn)，西南和東北地區(qū)為中國森林揮發(fā)性有機化合物 （Volatile Organic Compounds，VOC）主要排放區(qū)域，云南、四川、黑龍江、吉林、陜西5省排放最多，分別占全國總量的15.09%、12.58%、10.35%、7.49%和7.37%，并且森林VOC排放存在非常強的季節(jié)性變化，夏季排放量最大，占全年的56.66%[11]。云南省、四川省都在本文研究區(qū)域范圍內(nèi)，這同時也能對前述分析夏半年S1，S2型比冬半年W型700 hPa臭氧混合比更高做出一定解釋。但對于本文研究區(qū)域前體物的排放與臭氧分布的定量關(guān)系，目前了解還比較淺，今后還可進行更深入的研究。

圖3 不同風(fēng)型對應(yīng)的700 hPa臭氧質(zhì)量混合比分布 （擴大區(qū)域后）（單位：mg·kg-1）Fig.3 The distribution of ozone mass mixing ratio for different wind types at 700 hPa （Larger area） （Unit:mg·kg-1)

對于在四川省西部出現(xiàn)的臭氧低值區(qū)，分析所示四川省西部已經(jīng)屬于青藏高原地形的一部分，而對于青藏高原臭氧低值中心，早已有學(xué)者對此展開研究。在1995年，周秀驥等[12]就曾經(jīng)提出，“青藏高原夏季 （6-9月）形成了大氣臭氧總量低值中心”，“青藏高原夏季存在顯著的臭氧損耗增強的物理與化學(xué)過程，其損耗雖不如南極 ‘臭氧洞’，但在北半球是非常異常的現(xiàn)象，我們稱之為青藏高原臭氧低值中心”。近年來，關(guān)于青藏高原夏季臭氧總量低值中心及其發(fā)生機制的研究也越來越多。周秀驥等[13]在2004年又比較系統(tǒng)地研究了大氣臭氧低值中心的背景環(huán)流特征，證實了青藏高原地區(qū)確為對流層與平流層物質(zhì)輸送的通道之一，以及它對青藏高原臭氧低值中心形成所起的作用。但他同時也提出：“青藏高原地區(qū)大氣臭氧的變化是在特殊的背景條件下大氣動力、物理、化學(xué)作用的綜合結(jié)果，這里有可能既有自然變化的因素，亦存在人為的作用，這錯綜復(fù)雜的作用要完全弄明白其困難程度較大?！标P(guān)于青藏高原的低值中心的相關(guān)原由及其對天氣氣候的影響，還值得進行更深入的探究。

根據(jù)上述研究，我們可得出，在本文研究區(qū)域西北部出現(xiàn)的臭氧低值中心，正好就是其位于青藏高原的原因，而上述研究是針對臭氧總量提出了夏季存在臭氧低值中心，但在本研究中，發(fā)現(xiàn)在冬季的700 hPa上也有體現(xiàn)，這同時也包含了四川省西部高海拔的地形對臭氧混合比分布的影響。

2.3 不同風(fēng)型所對應(yīng)的500 hPa和300 hPa臭氧質(zhì)量混合比分布情況及討論

如前文所述，我國西南地區(qū)地形高低起伏，較為復(fù)雜，故本文采用了700 hPa的風(fēng)場作為風(fēng)型的分型依據(jù)，而在700 hPa等壓面上，冬季行星風(fēng)的作用較為突出，夏季來自西南和東南的偏南氣流又較為強大，或許能在對流層中上層作為參考依據(jù)。因此，為了更加了解對流層中上層不同風(fēng)型的臭氧質(zhì)量混合比分布情況，本研究將700 hPa上風(fēng)型的分型結(jié)果應(yīng)用到了500 hPa和300 hPa上。

同樣，利用ECMWF提供的對流層500 hPa，300 hPa等壓面上的臭氧質(zhì)量混合比月平均資料，畫出三種風(fēng)型所對應(yīng)的500 hPa，300 hPa上臭氧質(zhì)量混合比的分布圖，如圖4、圖5所示。

圖4 1996-2015年不同風(fēng)型500hPa臭氧質(zhì)量混合比分布圖 （單位：mg·kg-1）Fig.4 The distribution of ozone mass mixing ratio of different wind types at 500 hPa during 1996 to 2015 （Unit:mg·kg-1)

如圖4所示，在500 hPa上，夏半年風(fēng)型S1型和S2型同樣也能在四川省西部發(fā)現(xiàn)臭氧質(zhì)量混合比低值區(qū)，且S1型比S2型低值中心的數(shù)值更低，分布型也大致是圍繞低值中心向東南方向遞增，S1型在西南方向臭氧混合比較高，S2型東部區(qū)域較高，但是冬半年W風(fēng)型所對應(yīng)的500 hPa臭氧質(zhì)量混合比低值區(qū)卻消失，呈現(xiàn)出十分平直的緯向分布，與700 hPa類似，也是自低緯度向高緯度逐漸減少，還值得注意的是，冬半年W型的混合比數(shù)值幾乎也全部低于夏半年風(fēng)型S1和S2。

圖5 1996-2015年不同風(fēng)型300 hPa臭氧質(zhì)量混合比分布圖 （單位：mg·kg-1）Fig.5 The distribution of ozone mass mixing ratio of different wind types at 300 hPa during 1996 to 2015 （Unit:mg·kg-1)

如圖5所示，在300 hPa的對流層中上層，整體來說，無論是S1型和S2型，還是W型，臭氧質(zhì)量混合比幾乎都呈緯向分布，且冬半年緯向分布更明顯；不同的是，在位于300 hPa的對流層中上層，臭氧質(zhì)量混合比的分布情況變成了高緯更高、低緯更低，即由低緯向高緯逐漸增加，其原因可能是300 hPa更接近平流層，而平流層的全球臭氧平均分布則是高緯較高，低緯較低[14]。此外，可能是更接近于平流層，臭氧質(zhì)量混合比的數(shù)值幾乎都高于500 hPa和700 hPa，并且本研究區(qū)域位于東亞大槽的西南部，而東亞大槽所在的位置正是著名的臭氧高值區(qū)[15]，因此在研究區(qū)域東北部，三種分布型不同程度地反映出東亞大槽臭氧高值區(qū)的存在。

2.4 典型個例后向軌跡分析

為了更真實地探究氣流的運動路徑，本文選取三種不同風(fēng)型代表月份，運用HYSPLIT三維軌跡模式進行700 hPa氣塊后向軌跡分析。三種風(fēng)型的代表年月分別為2005年7月 （S1型），2005年9月 （S2型），2012年2月（W型）。接著選取重慶、昆明、貴陽三個城市為目標地點，利用HYSPLIT模式對上述三個城市700 hPa上的空氣塊進行5天后向軌跡分析，起始時間分別為對應(yīng)月份的15日12時，分析結(jié)果如圖6所示。

從圖6（a）可以看出，2005年7月是典型的西南風(fēng)強盛的S1風(fēng)型，以7月15日為起始日期進行700 hPa氣塊的5天后向軌跡分析，從圖中可以看出，重慶、昆明、貴陽三地的氣團主要都來自西南方向的緬甸、老撾和孟加拉灣等地，并且都來自900 hPa的對流層低層，因此本研究區(qū)域的700 hPa臭氧分布可能會受到低緯度大氣低層的臭氧含量的影響。

如圖6（b）所示，2005年9月是典型的以東南風(fēng)為主的S2風(fēng)型，9月15日三個目標位置的氣團均來自研究區(qū)域東南方向的低緯度地區(qū)，比如，貴陽上空的氣團來自菲律賓以東的太平洋洋面，并且一直在700 hPa左右運動，而昆明、重慶的氣團來自900 hPa左右的低層，從印度尼西亞經(jīng)菲律賓、南海、廣東、越南到達重慶和昆明，因此可合理推測其臭氧含量是不是也會受沿海發(fā)達城市近地面臭氧濃度的影響呢？但此結(jié)論只是猜想，對于其是否產(chǎn)生影響，還有待繼續(xù)研究。

從圖6（c）可以看出，2012年2月是典型的以強盛西風(fēng)為主的W風(fēng)型，以2月15日為起始日期，5天后向軌跡分析的結(jié)果顯示，重慶、昆明、貴陽三地的氣團幾乎都隨西風(fēng)自西向東運動，重慶上空的氣團在對流層中上層運動，從北非經(jīng)中東、印度北部、西藏后才到達重慶，另一支氣流幾乎是在700 hPa附近從印度北部經(jīng)緬甸到達昆明，還有一支來自800 hPa的中低層，經(jīng)緬甸到達貴陽。

圖6 不同風(fēng)型對應(yīng)的700 hPa風(fēng)場和后向軌跡的個例分析Fig.6 Case study for wind fields and backward trajectory at 700 hPa for different wind types

3 結(jié)論

綜合以上對1996-2015年夏、冬半年700 hPa風(fēng)場的分型結(jié)果與其對應(yīng)的各層臭氧質(zhì)量混合比分布情況的分析，再加上對三種風(fēng)型的典型個例的后向軌跡分析結(jié)果的討論，本研究可以得到以下幾點結(jié)論：

（1）由于700 hPa上的季風(fēng)與行星風(fēng)的力量對比作用，1996-2015年我國西南地區(qū)700 hPa等壓面上夏半年風(fēng)場可分為S1西南風(fēng)型與S2東南風(fēng)型，冬半年風(fēng)場主要為W強西風(fēng)型。

（2）對于700 hPa臭氧質(zhì)量混合比的分布，三種風(fēng)型均在青藏高原東南側(cè)的四川西部發(fā)現(xiàn)臭氧低值區(qū)，夏半年風(fēng)型S1型和S2型臭氧質(zhì)量混合比大致是圍繞該低值中心自西北向東南方向逐漸增加，S1型略微偏向于緯向分布，而S2型在研究區(qū)域東部幾乎是呈東高西低的經(jīng)向分布，這應(yīng)該是由于S2型的東南風(fēng)帶來了較低緯度臭氧含量較高的空氣團，也極有可能我國東南部沿海發(fā)達城市人類活動造成的近地面的高濃度臭氧帶來的影響；在冬半年，由于700 hPa上西風(fēng)風(fēng)速大，使臭氧質(zhì)量混合比幾乎呈北低南高的較為平直的緯向分布。

（3）在500 hPa上，夏半年風(fēng)型S1型和S2型同樣也能在四川省西部發(fā)現(xiàn)臭氧質(zhì)量混合比低值區(qū)，而冬半年W風(fēng)型所對應(yīng)的500 hPa臭氧質(zhì)量混合比低值區(qū)卻消失，呈現(xiàn)出十分平直的南高北低的緯向分布。300 hPa三種風(fēng)型的臭氧質(zhì)量混合比幾乎都是呈緯向分布；不同的是，臭氧質(zhì)量混合比的分布情況變成了高緯更高、低緯更低，并且由于300 hPa更接近于平流層，其數(shù)值幾乎都高于500 hPa和700 hPa，另外，在研究區(qū)域的東北部，300 hPa上三種分布型還都不同程度地反映出了東亞大槽臭氧高值區(qū)的存在。

（4）在700 hPa和500 hPa上，冬半年W型的臭氧混合比的數(shù)值普遍要低于夏半年S1型和S2型。

致謝：感謝歐洲中期天氣預(yù)報中心 （ECMWF）提供的ERA-Interim月平均風(fēng)場資料、臭氧質(zhì)量混合比分層資料，感謝美國國家海洋和大氣管理局 （NOAA）提供的后向軌跡模式。

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The Correlation between the Tropospheric Wind Fields and Ozone Distributions over Southwest China

YI Xiangyu,GUO Shichang*,LIU Erying,TIAN Mengkun,DOU Yan
（Department of Atmospheric Sciences,Yunnan University,Kunming 650091,China）

In this paper,the European Center for Medium-Range Weather Forecasts(ECMWF)stratified data of monthly mean wind and ozone mass mixing ratio(MMR)from 1996-2015 were used to characterize the tropospheric wind and ozone fields in summer and winter over southwest China.Three different wind types were obtained by classification synthesis method,and the correlation between the wind types and ozone distributions was also analyzed.The results showed that:(1)The wind fields during 1996 and 2015 at 700 hPa isobaric surface could be divided into southwest(S1)and southeast(S2)types in the summer,and mainly strong west type(W)in the winter.(2)The ozone MMR distributions at 700 hPa were generally around a low-value center in the southeast Qinghai-Tibet Plateau(i.e.the western Sichuan Province)for all three wind types,and increased from the northwest to the southeast for both S1 and S2 types with an apparent east high-west low tendency for S2 type due to advection of the southeasterlies while exhibited a north low-south high pattern for W type.(3)At 500 hPa,the low ozone MMR area in the western Sichuan Province was also found to exist for S1 and S2 types,but disappeared for W type,suggesting a stronger degree of east high-west low zonal distribution at 500 hPa than at 700 hPa.(4)At300 hPa,the ozone MMR values were generally higher than those at 500 hPa and 700 hPa,and displayed almost purely zonal distribution with a north high-south low pattern for all three wind types.Also,the ozone MMR values at 700 hPa and 500 hPa were always lower for winter W wind type than for both summer oness.(6)In order to explore the movement path of air block more truly,three representative of different winds were also selected.the movement of the air block at 700 hPa over Chongqing,Kunming and Guiyang was observed and analysized by HYSPLIT back trajectories model.

the southwest China;tropospheric ozone;ozone mass mixing ratio;HYSPLIT back trajectories model

X515

A

2096-2347（2017）04-0025-09

10.19478/j.cnki.2096-2347.2017.04.04

2017-05-17

國家自然科學(xué)基金 （41275072）

易香妤 （1995-），女，重慶人，本科生，主要從事大氣臭氧、紫外輻射及氣候變化研究。E-mail：yixiangyu29@163.com

*通信作者：郭世昌 （1958-），男，四川人，教授，主要從事大氣臭氧、紫外輻射及氣候變化研究。E-mail：shchguo@ynu.edu.cn

學(xué)術(shù)編輯：余友清