魏棟，田文壽，陳澤宇，張健愷，許平平，黃倩，韓元元，張杰

1 蘭州大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院半干旱氣候變化教育部重點實驗室，蘭州　730000　2　蘭州中心氣象臺，蘭州　730020　3 中國科學(xué)院大氣物理研究所中層大氣與全球環(huán)境探測重點實驗室，北京　100029

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青藏高原上空UTLS區(qū)域一次地形重力波過程中的物質(zhì)上傳

魏棟1,2，田文壽1*，陳澤宇3，張健愷1，許平平1，黃倩1，韓元元1，張杰1

1 蘭州大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院半干旱氣候變化教育部重點實驗室，蘭州7300002蘭州中心氣象臺，蘭州7300203 中國科學(xué)院大氣物理研究所中層大氣與全球環(huán)境探測重點實驗室，北京100029

摘要利用美國航空航天局MERRA(Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications)再分析資料和MODIS(Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer)衛(wèi)星資料以及歐洲氣象中心ECMWF-Interim(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts)再分析資料，分析了發(fā)生于青藏高原北側(cè)上空的一次地形重力波事件，并使用中尺度預(yù)報模式WRF-ARW.V3.0(Weather Research and Forecasting model,V3.0)對其進(jìn)行了數(shù)值模擬.在此基礎(chǔ)上，診斷分析了此次地形重力波在UTLS(Upper Troposphere and Lower Stratosphere)區(qū)域造成的物質(zhì)和能量垂直傳輸特征.分析結(jié)果表明這一中尺度地形重力波信號的水平波長約為600 km，與地形擾動水平尺度接近，重力波在對流層中傳播的垂直波長約為3 km，在垂直方向上隨著高度的增加呈現(xiàn)出由東向西傾斜的結(jié)構(gòu)特征.此次地形重力波上傳進(jìn)入平流層并在150 hPa附近破碎，波破碎后動量通量在短時間內(nèi)發(fā)生了強(qiáng)烈的衰減，重力波攜帶的能量在破碎高度附近釋放.重力波破碎的同時垂直方向湍流混合變得異常強(qiáng)烈，湍流交換系數(shù)可在短時間內(nèi)增加到背景值的8倍以上，劇烈湍流混合過程導(dǎo)致了對流層上層的空氣進(jìn)入平流層，使下平流層空氣出現(xiàn)了位勢渦度和臭氧的低值區(qū)，在浮力頻率的垂直剖面中也可以看到由于地形重力波過程造成的平流層下層浮力頻率異常低值區(qū).

關(guān)鍵詞地形重力波； 上對流層下平流層； 平流層對流層交換； WRF模式

1引言

重力波是一種在穩(wěn)定層結(jié)大氣中傳播的振蕩運動，作為一種中小尺度的大氣波動，重力波傳播和破碎引起的動量重新分配，對局地乃至全球的大氣環(huán)流都有影響(Fritts，1984).重力波對平流層大氣溫度場和風(fēng)場變化的影響尤其重要，其上傳和破碎的過程會形成對中層大氣背景流的動力強(qiáng)迫，而這種動力強(qiáng)迫是中層大氣典型環(huán)流結(jié)構(gòu)中的重要驅(qū)動機(jī)制(吳少平和易帆，2002；Fritts and Alexander，2003；陳丹等，2011,2013).同時，重力波破碎過程是中高層大氣內(nèi)小尺度湍流混合過程的重要驅(qū)動源(卞建春等，2004).Miyazaki等(2010)的數(shù)值模擬研究結(jié)果表明重力波的破碎和耗散對對流層頂以上大氣內(nèi)三維小尺度混合過程具有重要的貢獻(xiàn).正是由于重力波破碎所導(dǎo)致的小尺度湍流混合作用，在對流層頂附近發(fā)生的重力波上傳和破碎可以引起平流層對流層之間的物質(zhì)交換和中高層大氣內(nèi)大氣成分空間分布的變化，進(jìn)而影響其輻射和能量的收支(Holton et al.，1982；Lamarque et al.，1996；Sprenger et al.，2007; Pan et al.，2010).通常，大氣中的重力波根據(jù)其波源可分為地形重力波和非地形重力波(由對流活動和急流等激發(fā)).以往的研究表明，無論是地形重力波還是非地形重力波都對STE(Stratosphere and Troposphere Exchange)有重要的影響.Cho等(1999)的飛機(jī)觀測研究表明對流活動產(chǎn)生的重力波的破碎會伴隨對流層頂?shù)恼劬?，這一過程對STE產(chǎn)生了顯著的影響.Lamarque等(1996)和Schiling等(1999)的觀測模擬研究發(fā)現(xiàn)地形激發(fā)的重力波在對流層頂附近的破碎對臭氧等大氣成分在平流層對流層之間的不可逆交換有重要的貢獻(xiàn).

青藏高原是東亞地區(qū)極具代表性的大地形(楊健和呂達(dá)仁，2003)，是產(chǎn)生大氣重力波的重要源地(Hoffmann et al.，2013)，同時也是對流活動十分旺盛的區(qū)域(徐祥德等，2001；Gettelman et al.，2002)，青藏高原對STE過程具有重要的影響.以往的研究已發(fā)現(xiàn)，由于青藏高原及周邊地區(qū)特殊的大地形和特殊的動力、熱力效應(yīng)，使得該區(qū)域成為全球平流層對流層間能量、物質(zhì)交換的重要“窗口”(陳洪濱等，2006).這些以往關(guān)于青藏高原影響STE的研究，主要聚焦于高原上空的對流活動以及與季風(fēng)有關(guān)的輸送過程對STE的影響.由于缺乏高時空分辨率的觀測資料，高原復(fù)雜地形激發(fā)的重力波對STE的影響一直沒有得到很好的認(rèn)識.一些關(guān)于青藏高原上空重力波的研究，也多關(guān)注這一區(qū)域重力波的特征、重力波拖曳或者重力波對對流活動的觸發(fā)作用(陸維松和朱乾根，1991；王文等，2012；張靈杰和林永輝，2012)，關(guān)于這一地區(qū)地形重力波對UTLS區(qū)域物質(zhì)能量傳輸?shù)挠绊懷芯縿t鮮有報道.

本文利用美國航空航天局(NASA)新一代MERRA再分析資料和中尺度模式WRF對發(fā)生在青藏高原區(qū)域的一次地形重力波事件進(jìn)行了分析，診斷分析在這次重力波事件發(fā)展演變過程中所伴隨的STE過程及其細(xì)節(jié)，以增加我們對高原地區(qū)地形重力波影響高原上空UTLS區(qū)域物質(zhì)和能量傳輸?shù)恼J(rèn)識.

2數(shù)據(jù)和方法

本文所用的美國航空航天局(NASA)第二代高分辨率再分析資料MERRA，其空間分辨率為1.25°×1.25°，垂直分層從1000 hPa到0.1 hPa，共42層(Rienecker et al.，2011).文中還用到了搭載于Terra和Aqua衛(wèi)星上的中分辨率成像光譜儀MODIS觀測資料以及歐洲中心ECMWF-Interim再分析資料來診斷重力波的信號和與之相關(guān)的物理過程.MODIS有36個波段(0.405～14.385 μm)，擁有250、500、1000 m這3個不同分辨率，掃描寬度為2330 km.ECMWF-Interim是歐洲中期數(shù)值預(yù)報中心的再分析數(shù)據(jù)，水平分辨率為1.5°×1.5°，垂直分層從1000 hPa到1 hPa，共37層.

本文所使用的中尺度模式WRF-ARW(V3.0)是美國國家大氣研究中心(NCAR)、國家環(huán)境預(yù)報中心(NCEP)、預(yù)報系統(tǒng)研究室(FSL)和奧克拉荷馬大學(xué)的風(fēng)暴分析預(yù)報中心等4個單位共同開發(fā)的新一代中尺度預(yù)報模式和同化系統(tǒng).以往的相關(guān)研究表明WRF模式對中尺度的重力波信號有較好的模擬能力：陳丹等(2011；2013)利用WRF模式模擬了一次臺風(fēng)誘發(fā)平流層重力波的過程；Plougonven等(2013)使用WRF模式模擬研究了南極洲上空平流層動量通量與地形重力波之間的關(guān)系，指出地形重力波對進(jìn)入平流層的動量通量的貢獻(xiàn)量與非地形重力波相當(dāng)，是平流層重力波的重要來源.

3重力波事件的基本特征

本文分析的重力波事件發(fā)生于2008年5月1日00∶00—06∶00(UTC，下同)，波動區(qū)域為高原地區(qū)上空.圖1a給出了2008年5月1日03∶00時青藏高原上空100 hPa氣壓層上MERRA再分析資料垂直速度場的水平分布.可以看出，高原北部區(qū)域垂直速度出現(xiàn)了明顯的正負(fù)值中心交替出現(xiàn)的波動分布(黑框區(qū)域)，波列沿西北—東南向排列.該波動信號在88°E—104°E范圍內(nèi)有3個完整的波列.圖1b是2008年5月1日04∶30MODIS觀測的在重力波存在區(qū)域的云光學(xué)厚度圖.云光學(xué)厚度在一定程度上可以反映出受復(fù)雜地形影響而產(chǎn)生的重力波活動(Lynch et al.，2002)，圖1b顯示在40°N—45°N，90°E—100°E區(qū)域有波動信號的存在，其位置與圖1a中的重力波信號出現(xiàn)的位置非常接近，這進(jìn)一步證明從MERRA再分析資料捕捉到中尺度重力波信號是確實存在的.我們注意到在圖1a中40°N—45°N，75°E—90°E這片區(qū)域也有較強(qiáng)的波動信號，但是在圖1b中相同區(qū)域垂直速度的波形卻并不明顯，因此，我們在后文中著重研究圖1a中85°E—105°E區(qū)域的波動信號.

圖1　(a) 2008年5月1日03∶00MERRA再分析資料100 hPa垂直速度分布(圖中黑色方框區(qū)域附件有明顯的重力波信號)；(b) 2008年5月1日04∶30MODIS衛(wèi)星觀測的云光學(xué)厚度(圖中白色方框區(qū)域存在重力波信號)

4重力波數(shù)值模擬

再分析資料的時間分辨率和空間分辨率較粗，為了更好地描述重力波的空間結(jié)構(gòu)和時間演變特征，我們利用WRF模式對此次地形重力波進(jìn)行了模擬.模擬時長為20 h；模擬區(qū)域為75°E—115°E，25°N—55°N，采用Lambert投影；水平分辨率取80 km.為了有效地分辨重力波時空演變過程，診斷重力波過程造成的平流層對流層物質(zhì)和能量交換，在模式垂直方向上設(shè)置了46層，模式頂部設(shè)在10 hPa.在數(shù)值模擬試驗中，選取了WSM3 顯式降水方案(Hong et al.，2004)和Kain-Fritsch 積云對流方案(Kain and Fritsch，1990)，在行星邊界層過程和輻射強(qiáng)迫計算方面分別使用了YSU 方案(Hong et al.，2006)、RRTM 長波輻射(Mlawer et al.，1997)和Dudhia 短波輻射強(qiáng)迫方案(Dudhia，1989).模式模擬的初始時刻選在2008年4月30日16∶00，該時刻距離本次重力波過程出現(xiàn)的初始時刻有8 h.使用NCEP的FNL數(shù)據(jù)生成模式的初始場，以180 s的時間步長，每隔1 h輸出模擬結(jié)果，至2008年5月1日12∶00完成總共20 h的模擬過程，其中前8 h作為模式的起轉(zhuǎn)時間，后12 h的模式輸出數(shù)據(jù)用于診斷分析.

圖4為WRF模式模擬的2008年5月1日03∶00青藏高原上空100 hPa垂直速度水平分布圖.可以看出，在MERRA再分析資料中重力波信號出現(xiàn)的區(qū)域(36°N—42°N，85°E—100°E)，WRF模式模擬的垂直速度場中也出現(xiàn)波動信號.從圖4可以看出，在出現(xiàn)重力波信號的區(qū)域，風(fēng)場主要以西風(fēng)為主，氣流受地形擾動產(chǎn)生了波動信號，屬于典型的地形重力波，波列較為明顯的區(qū)域在88°E—96°E.WRF模式模擬出的重力波水平波長與圖1a中MERRA再分析資料顯示的重力波水平波長接近，也約為6個經(jīng)距(約600 km)，這說明WRF模式能模擬出這次重力波信號的基本特征.

同樣的，用WRF模式模擬的垂直速度做與圖2相同緯度處(38°N)的緯向剖面 (圖5)，其中圖5(a—h)依次為2008年5月1日00∶00—07∶00時垂直速度緯向剖面.可以看出WRF模式模擬的重力波水平波長和垂直剖面的傾斜結(jié)構(gòu)與MERRA再分析資料中的重力波的對應(yīng)特征基本一致，而且在WRF模式模擬的結(jié)果中可以較為清晰地看出重力波的垂直波長，這彌補(bǔ)了MERRA再分析資料垂直分辨率較粗的不足.需要指出的是，圖5中的垂直速度的單位(m·s-1)，與前面的以壓力作為垂直坐標(biāo)的垂直速度(Pa·s-1)符號相反，所以圖5中所反映的重力波相位與圖2所示重力波相位也是吻合的.從圖5(a—h)也可以看出，250 hPa以下的區(qū)域中，重力波的垂直波長很小，維持在3 km左右，與理論公式估算的重力波垂直波長相當(dāng).重力波上傳可到達(dá)70 hPa的高度，而該區(qū)域的動力對流層頂高度約在250 hPa (見圖7).在重力波上傳過程中，垂直方向波列向東傾斜的角度變得更大，同時垂直波長也有所伸長，這是由于上對流層下平流層(UTLS)區(qū)域內(nèi)浮力頻率梯度開始變大(如圖3所示)，自下 而上大氣靜力穩(wěn)定度變得越來越大，造成了重力波垂直波長的伸長(賀海晏，1989).重力波在平流層中波形以7 km左右的垂直波長繼續(xù)向上傳播并耗散，至07∶00波形逐漸消失于100 hPa附近.

圖4　WRF模擬2008年5月1日03∶00 100 hPa垂直速度(填充，單位：Pa·s-1)、水平風(fēng)(箭頭，單位：m·s-1)

圖5　WRF模擬2008年5月1日00∶00—07∶00在38°N垂直剖面上的垂直速度分布(a) 2008年5月1日00∶00； (b) 2008年5月1日01∶00； (c) 2008年5月1日02∶00； (d) 2008年5月1日03∶00； (e) 2008年5月1日04∶00； (f) 2008年5月1日05∶00； (g) 2008年5月1日06∶00； (h) 2008年5月1日07∶00.

圖6　模式模擬的2008年5月1日04∶00—06∶00在38°N緯向剖面上的緯向風(fēng)分布(a) 2008年5月1日04時；(b) 2008年5月1日05時；(c) 2008年5月1日06時.

圖6(a—c)給出了模式模擬的2008年5月1日04∶00—06∶00緯向風(fēng)在38°N的緯向剖面，反映了重力波上傳與破碎過程中的大氣背景流場.如圖6所示，在重力波活動的旺盛階段，150 hPa高度附近存在一西風(fēng)急流，急流剪切風(fēng)場形成的臨界層效應(yīng)，會吸收重力波的能量，從而造成重力波的破碎(張紹東等，1999).

以上結(jié)果表明WRF模式可以很好地模擬出本次地形重力波信號的時空演變特征.WRF模式的模擬實驗結(jié)果為診斷上對流層下平流層區(qū)域物質(zhì)和能量傳輸提供了比MERRA再分析資料更高的時空分辨率.下面分析重力波傳播和破碎引起的物質(zhì)和能量上傳的細(xì)節(jié)特征.

5重力波過程中的STE

本文所使用的WRF-ARW(V3.0)模式中不包括對大氣成分的模擬，為了診斷重力波破碎導(dǎo)致的對流層和平流層之間的物質(zhì)交換，本文使用位勢渦度和再分析資料中的臭氧作為兩種示蹤物，來研究這次地形重力波過程中物質(zhì)在UTLS區(qū)域從對流層向平流層的傳輸(卞建春，2009).

圖7中(a—h)依次為WRF模式模擬的2008年5月1日00∶00—07∶00位勢渦度在38°N緯向剖面上的分布；圖8是MERRA再分析資料中的位勢渦度在38°N的緯向剖面圖，圖8(a—c)分別對應(yīng)2008年5月1日00∶00、03∶00和06∶00.通常情況下，平流層內(nèi)空氣的位渦較高，對流層內(nèi)空氣的位渦較低，中緯度對流層頂附近的位渦值為2.5 PVU (PVU，1 PVU=10-6K·m2·s-1·kg-1)，我們以位渦值為2.5 PVU的空氣層作為動力對流層頂(易明建等，2013)，所以圖7(a—h)中深藍(lán)色與綠色區(qū)域的過渡帶即為動力對流層頂，高度約為11 km，與圖8(a—c)中MERRA再分析資料的動力對流層頂高度相一致.可以看出，在圖7(a—h)和圖8(a—c)中平流層下層(200～100 hPa)都出現(xiàn)了低位渦空氣團(tuán)，說明有對流層的空氣進(jìn)入了平流層.圖7顯示對流層上層空氣在重力波的發(fā)展演變過程中逐漸向平流層侵入，隨著時間的發(fā)展，侵入平流層的空氣與下方對流層上層空氣逐漸脫離并最終停留在平流層中，形成一個閉合的位渦低值區(qū).圖8(a—c)中MERRA再分析資料所反映的位勢渦度時空變化特征與模式模擬的結(jié)果基本一致.

圖8　2008年5月1日MERRA再分析資料在38°N處緯向剖面上位勢渦度分布(a) 2008年5月1日00∶00； (b) 2008年5月1日03∶00； (c) 2008年5月1日06∶00.

圖9　WRF模式模擬的2008年5月1日01∶00—06∶00在38°N處位渦垂直通量的緯向剖面分布(a) 2008年5月1日01∶00； (b) 2008年5月1日02∶00； (c) 2008年5月1日03∶00； (d) 2008年5月1日04∶00； (e) 2008年5月1日05∶00； (f) 2008年5月1日06∶00.

圖7　WRF模式模擬的2008年5月1日00—07時在38°N處剖面上位勢渦度分布(a) 2008年5月1日00∶00； (b) 2008年5月1日01∶00； (c) 2008年5月1日02∶00； (d) 2008年5月1日03∶00； (e) 2008年5月1日04∶00； (f) 2008年5月1日05∶00； (g) 2008年5月1日06∶00； (h) 2008年5月1日07∶00.

為了進(jìn)一步驗證本次地形重力波引起了在UTLS區(qū)域的物質(zhì)上傳，我們分析了ECMWF-Interim再分析資料中臭氧濃度的時空變化特征.圖11是ECMWF-Interim再分析資料中臭氧在38°N的緯向剖面圖.由于ECMWF-Interim再分析資料的數(shù)據(jù)間隔為6 h，所以我們在圖11只能看到重力波發(fā)生前后的臭氧空間分布變化.圖11a和圖11b分別對應(yīng)了00∶00和06∶00兩個時刻.臭氧濃度的變化受到化學(xué)、平流、垂直混合以及對流輸送的共同作用，重力波發(fā)生時這一區(qū)域200～100 hPa的環(huán)流以西風(fēng)為主，同一緯度的平流作用不會對臭氧濃度產(chǎn)生明顯的影響；而本次地形重力波過程中對流活動受到抑制，對流傳輸對臭氧空間分布的影響也可被忽略；此外，本次地形重力波過程歷時較短，幾小時內(nèi)的化學(xué)作用的影響不大.所以造成如圖11所示在UTLS區(qū)域的臭氧異常分布的原因主要是重力波所觸發(fā)的物質(zhì)上傳.00∶00低臭氧濃度空氣向上侵入下平流層，經(jīng)過數(shù)小時的上傳與再分布，在06∶00臭氧低值區(qū)的脊與上對流層空氣脫離，低臭氧濃度的空氣團(tuán)留在平流層中，在平流層下層形成了低臭氧濃度的“氣泡”，其空間位置與MERRA再分析資料以及模式模擬的位渦異常的位置非常接近，這進(jìn)一步說明地形重力波的破碎導(dǎo)致了對流層物質(zhì)向平流層的傳輸.

圖3　6 MPa平均正應(yīng)力下正弦波狀正應(yīng)力擾動的剪應(yīng)力-時間曲線

圖6　11 MPa平均正應(yīng)力下正弦波狀正應(yīng)力擾動的剪應(yīng)力-時間曲線

圖9　5 MPa平均正應(yīng)力下方波狀正應(yīng)力擾動的剪應(yīng)力-時間曲線(6300 s左右的大應(yīng)力降事件為切換擾動振幅引起加載系統(tǒng)不穩(wěn)所致)

圖11　不同擾動振幅下黏滑失穩(wěn)相位分布圖

6結(jié)論和討論

本文使用了新一代中尺度預(yù)報模式WRF-ARW(V3.0)結(jié)合再分析資料診斷分析了一次發(fā)生于青藏高原鄰近地區(qū)的地形重力波事件及其引起的對流層平流層物質(zhì)和能量的交換.本文研究的重力波其水平波長約為600 km，與擾動地形尺度相當(dāng)；重力波在對流層中的垂直波長約為3 km；在垂直方向上隨著高度的增加呈現(xiàn)出由東向西傾斜的結(jié)構(gòu)特征.

分析表明，模式可以很好地再現(xiàn)從MERRA再分析數(shù)據(jù)中捕捉到的重力波信號及其時空演變.模式模擬結(jié)果顯示，重力波在04∶00破碎，破碎高度在150 hPa附近，波破碎后動量通量在短時間內(nèi)發(fā)生強(qiáng)烈的衰減，重力波攜帶的能量在破碎高度附近釋放.

分析結(jié)果還顯示，重力波破碎的同時垂直方向湍流混合變得異常強(qiáng)烈，湍流混合過程導(dǎo)致了對流層上層的空氣進(jìn)入平流層，使下平流層空氣出現(xiàn)了位勢渦度和臭氧的低值區(qū)，在浮力頻率的垂直剖面中也可以看到由于地形重力波過程造成的平流層下層浮力頻率異常低值區(qū).

致謝美國航空航天局提供MERRA再分析資料和MODIS衛(wèi)星資料；歐洲氣象中心提供ECMWF-Interim再分析資料；審稿專家對本文提出建設(shè)性修改意見，在此一并感謝.

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(本文編輯汪海英)

基金項目國家杰出青年科學(xué)基金項目(41225018)，中國科學(xué)院重點部署項目(KZZD-EW-01-1)，國家自然科學(xué)基金面上項目(41175042，41275006)資助.

作者簡介魏棟，男，1990年生，碩士研究生，主要從事中尺度數(shù)值模式和平流層-對流層物質(zhì)交換的研究.E-mail:weid12@lzu.edu.cn *通訊作者田文壽，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事平流層大氣化學(xué)與氣候相互作用以及平流層-對流層物質(zhì)交換的研究.E-mail:wstian@lzu.edu.cn

doi:10.6038/cjg20160303 中圖分類號P432

收稿日期2014-11-18，2016-01-13收修定稿

Upward transport of air mass during a generation of orographic waves in the UTLS over the Tibetan Plateau

WEI Dong1,2,TIAN Wen-Shou1*,CHEN Ze-Yu3,ZHAHG Jian-Kai1,XU Ping-Ping1,HUANG Qian1,HAN Yuan-Yuan1,ZHANG Jie1

1KeyLaboratoryforSemi-AridClimateChangeoftheMinistryofEducation，CollegeofAtmosphericSciences，LanzhouUniversity，Lanzhou730000，China2LanzhouCentralMeteorologicalObservatory，Lanzhou730020，China3LaboratoryforMiddleAtmosphereandGlobalEnvironmentalObservation，InstituteofAtmosphericPhysics，ChineseAcademyofSciences，Beijing100029，China

AbstractThis work examined the characteristics of an orographic gravity wave event during 0∶00～6∶00 UTC on 1 May 2008 and its impacts on stratosphere and troposphere exchange,using NASA MERRA (Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications) and European Centre for Medium-Range Weather Forecasts(ECMWF) Interim reanalysis data and Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) data,in combination with the Weather Research and Forecasting model (WRF).The results show that the horizontal wavelength is about 600 km throughout the troposphere and stratosphere,close to the terrain width,and the vertical wavelength is about 3 km in the troposphere.The wave structure shows a westward tilt with height.Orographic waves propagate upward into the stratosphere and break up near 150 hPa,leading to a strong attenuation of momentum flux and the release of energy into basic flows.Meanwhile,vertical turbulent mixing is extremely increased and turbulent exchange coefficient enhances more than eight times during a short period (within 1 hour).Large turbulent mixing process causes air transport from the troposphere to the stratosphere,corresponding to the low value of ozone,potential vorticity and buoyancy frequency in the lower stratosphere.

KeywordsOrographic wave; Upper troposphere and lower stratosphere; Stratosphere and troposphere exchange; WRF model

魏棟，田文壽，陳澤宇等.2016.青藏高原上空UTLS區(qū)域一次地形重力波過程中的物質(zhì)上傳.地球物理學(xué)報，59(3):791-802,doi:10.6038/cjg20160303.

Wei D,Tian W S,Chen Z Y,et al.2016.Upward transport of air mass during a generation of orographic waves in the UTLS over the Tibetan Plateau.Chinese J.Geophys.(in Chinese),59(3):791-802,doi:10.6038/cjg20160303.