【基金项目成果介绍】2023年大气科学学科结题项目成果简析

对流激发平流层重力波的波谱特征及在能量收支中的作用（批准号：41975066）。

重力波是平流层大气的重要动力过程。开展对流重力波的波谱特征、激发过程和动力效应的研究，不仅能够深化对平流层重力波特征的认识，还可为改进大气环流模式、提高天气预报和气候预测水平提供理论依据，为平流层的气象保障提供技术支撑。项目取得的主要成果：①厘清了平流层重力波势能分布随季节的变化特征，揭示了平流层重力波的势能谱密度和谱斜率随垂直波数和纬度的变化规律；②揭示了热带气旋激发的平流层重力波的显著周期、波长等波谱特征以及激发波动的不同机制，发现了中纬度西风槽通过波动同位相叠加可以增强热带气旋重力波；③发现了在台风眼墙和内雨带上方，非绝热加热和非线性平流可以通过开尔文—亥姆霍兹不稳定产生平流层重力波；④发现了通过波动位相下传，可增强对流层对流以及通过波动拖曳作用减弱台风强度的现象，提出了热带气旋激发的平流层重力波可影响热带气旋强度的向下控制理论；⑤揭示了梅雨期东移西南涡和梅雨暴雨过程激发的平流层重力波的分布特征、传播方向、波谱结构及产生机理。

火山气溶胶进入平流层的传输途径及对亚洲平流层气溶胶的影响（批准号：41975049）。

火山喷发是上对流层及下平流层大气中硫酸盐气溶胶的主要自然源，对全球气候具有重要影响。项目对上对流层下平流层（Upper Troposphere and Lower Stratosphere，UTLS）火山气溶胶的关键传输途径展开研究，反演得到高精度高时空分辨率的火山喷发二氧化硫排放清单，研究了亚洲季风环流在UTLS 区域大气成分的传输与交换作用。

项目取得的主要成果：①反演得到了高精度高时空分辨率的火山喷发二氧化硫排放清单。基于拉格朗日粒子扩散模式和卫星二氧化硫观测，对2002—2022年发生的火山喷发的二氧化硫排放进行了反演，获得了截至目前国际上最为完整的火山喷发高时空分辨率二氧化硫清单。②通过研究代表性的火山喷发案例的气溶胶传输过程，厘清UTLS区域关键气溶胶传输通道，尤其是亚洲夏季风系统的关键作用。③阐明了火山气溶胶对亚洲UTLS区域气溶胶层的影响和相应的传输路径。亚洲UTLS区域气溶胶层高度范围为14~18km，最大粒子数浓度为35~40个/m³，最大粒子质量浓度为0.12μg/m³，整个气溶胶层的气溶胶粒径范围在0.12~3μm，但98%以上的气溶胶粒径小于0.4μm。亚洲UTLS区域气溶胶层形成的重要传输途径之一为喜马拉雅山南麓的对流上升区域，高度范围约在350K等熵面以下；另一途径是亚洲夏季风的反气旋环流引起的沿等熵面，所在高度范围在360~420K等熵面。

项目建立了平流层气溶胶传输的预报网站。项目成果在NPJ Climate and Atmospheric Science、Geophysical Research Letters 等学术期刊上以第一标注发表论文5篇。