【文献阅读】卫星观测中的中纬度对流层增强变暖

第一作者：付强

摘要：卫星观测资料表明，对流层升温和平流层降温较强的纬度带位于南北半球15°~45°左右，这将引起对流层上层等压面的高度发生变化，导致副热带急流向极地地区移动，同时也标志着与之相联系的副热带干旱区向极地扩张。

基于星载微波探测仪(satellite-borne microwave sounding unit, MSU)的观测资料，作者分析了1979~2005年全球气温的变化趋势，结果如下图所示。

图1 1979年~2005年大气温度趋势全球（A、B）和纬向（C、D）的分布。A、C是平流层温度在全球平均趋势（-3.3K/10a）的背景下的变化趋势的分布；B、D是对流层温度在全球平均趋势（+0.2K/10a）的背景下的变化趋势的分布。橙色阴影代表它们相对于全球平均而言的对流层增温率和平流层降温率的正距平区域，而蓝色阴影则代表相应的负距平区域。

图中最为显著的特征是：平流层的加强降温和对流层的加强升温均位于南北半球的15°~45°的纬度带内。同时，考虑到1997年~1998年一次很强的厄尔尼诺事件，作者也分析了1979~1997年的全球气温变化趋势，如图2所示。

图2 与图1相同，但时段为1979年~1997年

图2表现了与图1相似的特点，这表明这种趋势并不是由于为了响应1997年强厄尔尼诺事件，发生于1998年夏季年的中纬度地区异常增暖而产生的，而是1979年以来的一个强烈的增暖趋势。图3也进一步证明了中纬度对流层增强升温和平流层增强降温的一致性。

图3 1979年~2005年星载微波探测仪（MSU）T2通道亮温趋势全球和纬向的分布。(T4通道：平流层、T4通道&T2通道线性组合：对流层)

除非在这一纬度带（15°~45°）有补偿性的海平面气压下降，那么根据图1所表现的温度变化，我们能推断出在南北半球30°附近对流层上层等压面会升高。因为30°附近正好位于对流层急流带所在的纬度，我们可以推测向极地逐渐降低的等压面在急流带靠近极地的一侧将会升高，而在靠近赤道的一侧将会降低。这种等压面高度的变化将会使得急流带向极地移动。如果仅根据温度的变化，我们估计，在冬季和夏季，南北半球的急流均向极地推进了~1°。因为急流带所在的纬度标志了热带Hadley环流的边界，急流带整体的极向运动暗示了在这27年间，热带环流增宽了~2°。再分析资料表明南北纬30°附近的海平面气压相比周围有升高的趋势，如果这种变化是真实存在的，这将会进一步导致急流带向极地移动。

与和南北半球环流形相联系的季节性环流的变化不同，这里发现的变化发生在较低的纬度，且在北半球，这种变化的趋势暖季比冷季更为明显。

图4  和图1相同，时间范围为北半球夏季（六月、七月、八月）

目前尚未确定这种趋势是否由温室效应引起的。急流带和与之联系的副热带干旱区向极地移动这种趋势，如果持续发生，可能会有重要的社会影响。

---

原文：Fu Q, Johanson C M, Wallace J M, et al. Enhanced mid-latitude tropospheric warming in satellite measurements[J]. Science, 2006, 312(5777): 1179-1179.