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南极春季臭氧损耗和恢复期的主要特征及其与平流层环流异常的关系

         
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21世纪以来,南极臭氧总量经历了逐渐恢复的过程。本文基于近41年(1979—2019年)BS填充臭氧总量(Bodeker Scientific Filled Total Column Ozone)数据集和同期的ERA5再分析数据,分析了20世纪末(1979—1999年,损耗期)和21世纪初(2000—2019年,恢复期)南极春季(9—11月)臭氧总量和平流层环流的主要变化特征,研究了不同时期平流层环流异常与臭氧总量的关系,并通过行星波诊断了影响臭氧总量变化的可能途径。结果表明,(1)南极臭氧总量在损耗期以51.5 Du·(10 a)^(-1)的速率显著减小,在恢复期以14.2 Du·(10 a)^(-1)的速率持续增加;与臭氧总量存在显著相关的平流层云(PSC)面积、平流层下部极区温度、中部极区位势高度以及60°S平均纬向风在损耗(恢复)期也经历了快速(缓慢)变化;(2)在整个分析时段,臭氧总量与PSC面积、平流层温度、位势高度以及纬向风保持着显著且稳定的关系;其中恢复期臭氧总量与上述平流层各要素的关系更加显著;(3)与损耗期相比,恢复期由于平流层存在较强的Eliassen-Palm(EP)通量,伴随平流层中上部极区EP通量辐合和更大的负涡旋热通量,使得平流层温度升高,极涡减弱,不仅导致PSC面积减小,而且有利于南极臭氧总量恢复。

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