中间层顶是大气温度最低处,位于中间层顶部和低热层底部。中间层顶的高度范围变化较大,主要也与纬度和季节相关,中间层顶的温度较低,约为150K - 180K,高纬夏季中间层顶的温度更低,在极区这个温度可以达到更低,曾有过78°N的极区站点观测到130K的中间层顶温度。
“低温中间层顶”(cold point mesopause)是我们对中间层顶定义的一种方法,它以中间层温度垂直梯度由负变为正,同时绝对温度最低处命名为“中间层顶”。在一定的时间范围内,中间层顶的高度和温度都会有着一定的变化。
(1)高纬度地区
在高纬度地区(如图1),夏季的中间层顶都会达到极低的温度,如在80°N处月甚至低至120K - 130K。高纬度地区其它季节的中间层顶的温度都在180K - 190K变化。
高纬度地区中间层顶的高度也有着明显的季节变化——夏季中间层顶高度显著低于其它季节。北半球夏季5、6、7三个月60°N - 80°N温度极低的中间层顶高度约为85 - 89千米处,而其它季节的中间层顶高度则约为95 - 100千米。
南北半球中间层顶高度变化比较一致。
在中高纬度地区(如图2),背景温度在50°N的季节变化非常明显,冬季中间层顶约在96 - 100千米,中间层顶温度约为180K;夏季中间层顶高度下降至81 - 85千米;温度也降至约160K,持续约4个月左右后中间层顶上升。即在中高纬度地区不同季节中间层顶高度和温度相差都非常明显,出现较低的中间层顶现象。背景温度在40°N处的年变化与50°N处非常近似,只是夏季较低的中间层顶现象持续的时间比50°N处略短,一般约为三个月。
在中高纬度地区,中间层顶的变化有着显著的南北半球不对称性。40°S处的中间层顶并没有出现较低的观测结果,而40° - 50°S处温度差别也更大,北半球比南半球低10K左右。
(2)中纬度地区
结合南北半球来看,30°N与30°S处的中间层顶变化非常不一致。30°S处与40°S处的中间层顶类似,中间层顶高度稳定在100千米左右,没有出现高度下降,而20°N与20°S处的中间层顶略微一致。中间层顶温度的不对称性在逐渐减小(如图3)。
(3)低纬度地区
低纬度与赤道地区(10°S - 10°N)全年的中间层顶高度稳定在96-100千米之间,温度约在180K附近,温度又比中纬度略高,温度变化范围较小,一般没有超过170K - 190K的范围。没有发生明显的年变化和半年变化,也没有发生中间层顶高度显著降低的情况。中间层顶的高度与温度在赤道地区非常稳定,南北半球对称性情况也较为一致(如图4)。
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