印太暖池变化对平流层环流和温度以及化学成分的影响

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    41575039
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    70.0万
  • 负责人：
    谢飞
  • 依托单位：
    北京师范大学
  • 学科分类：
    D0505.大气物理学
  • 结题年份：
    2019
  • 批准年份：
    2015
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Influence of stratospheric processes on global tropospheric weather and climate change can’t be ignored. The impact of global sea surface temperature (SST) to the stratosphere has been a lot of research in the past; however, the global SST distribution has obvious regional features, thus, there are still a lot of controversies for the importance of the influence of different regional SST on stratosphere. Indo-Pacific warm pool region has the highest global surface temperature. It changes can affect the stratospheric circulation and temperature by adjusting the transmission of planetary wave, and also impact distribution of stratospheric chemical composition by adjusting the stratosphere troposphere exchange (STE). However, the detailed characteristics and intrinsic physical mechanism of the Indo-Pacific warm pool changes affecting the stratosphere are not very clear.At present, the researches focusing on the influence of Indo-Pacific warm pool to the stratosphere are still relatively small. This project will first investigate the stratospheric circulation and temperature anomolie related to the atmospheric processes caused by Indo-Pacific warm pool changes with the reanalysis data and the numerical simulations, and further study the change characteristics and mechanism of stratospheric chemical compounds (such as water vapor and ozone) caused by STE related processes (e.g., residual circulation, tropical deep convective flow activities, and changes in tropopause) associated with Indo-Pacific warm pool changes. The project will also perform the dynamic-radiation-chemistry coupled numerical experiment with the coupled atmospheric chemistry climate model. Through the analysis of different atmospheric components of stratosphere, the project will investigate the effect of feedback of the stratospheric atmospheric chemical process on atmosphere result from Indo-Pacific warm pool changes.
平流层过程对对流层天气过程及全球气候变化的影响是不可忽视的。以往关于全球海温对平流层的影响已经有很多研究，但是，海温的全球分布有显著的区域特征，不同区域海温对平流层影响的重要性还存在很多争论。印太暖池是全球海表温度最高的区域，其变化可以调节行星波传输或平流层对流层物质交换（STE）影响平流层环流、温度和化学成分分布。过去30年，印太暖池发生了显著的扩张。目前，此过程可能造成的平流层变化特征及相关的内在物理机制还不是很清楚，专注印太暖池对平流层的影响的研究也比较少。项目将从资料分析入手结合数值模拟诊断分析与印太暖池变化有关的大气过程造成的平流层环流和温度异常，并进一步研究印太暖池变化引起的与STE有关的异常过程造成的平流层化学成分（如臭氧和水汽）变化的特征和机理。项目还利用耦合的大气化学-气候模式，进行大气化学-动力-辐射耦合的数值实验，探讨印太暖池变化引起的大气化学过程对平流层的反馈作用。

结项摘要

以往关于全球海温对平流层的影响已经有很多研究，但是，海温的全球分布有显著的区域特征，不同区域海温对平流层影响的重要性还存在很多争论。印太暖池是全球海表温度最高的区域，其变化可以调节行星波传输或平流层对流层物质交换（STE）影响平流层环流、温度和化学成分分布。过去30年，印太暖池发生了显著的扩张。目前，此过程可能造成的平流层变化特征及相关的内在物理机制还不是很清楚，专注印太暖池对平流层的影响的研究也比较少。. 本项目以印太暖池变化对平流层环流、温度和化学成分影响为主体研究内容，系统的分析印太暖池变化以后导致的大气中行星波和STE 异常变化情况，定量的诊断印太暖池变化对过去几十年平流层环流、温度、臭氧和水汽变化趋势的贡献，最后研究臭氧和水汽变化后对大气的化学-辐射-动力反馈效应。实现以下3 个主要目标：1、揭示印太暖池变化导致平流层环流、温度、臭氧和水汽异常变化的情况；探明印太暖池影响大气中行星波传播和STE 异常的机制和影响程度。2、确定印太暖池变化与过去几十年平流层环流、温度、臭氧和水汽变化趋势的关系；定量化印太暖池变化对这些趋势的定量贡献。3、揭示印太暖池海温异常导致的平流层臭氧和水汽分布异常对平流层产生的化学-辐射-动力反馈效应。. 项目主要研究成果包括：1、揭示两类ENSO对平流层环流和化学成分的影响不同，中部型ENSO成为控制热带臭氧变化的主要因子。2、发现暖池温度变化较好的解释了对流层顶温度和平流层水汽含量的年际变率，而其面积扩张造成了对流层顶变冷和平流层水汽减少的趋势；同时，暖池变化对极涡强度和南极臭氧洞的调节也非常显著。3、暖池增温使南北半球极涡变暖变弱，而暖池降温只导致南极极涡变冷变强，北极极涡同样会变暖减弱。这些成果对认识平流层气候的变化和平流层对对流层天气、气候系统的影响有重要意义。. 在项目支持下，共发表论文18篇（SCI 17篇），发表杂志包括Nature子刊一篇（第二资助）、Atmos. Chem. Phy.、J. Clim.、Clim. Dyn.、J. Geophys. Res.、Environ. Res. Lett.、Scientific Reports等；参加国际国内会议7次；2016和2018年分别获得谢义炳青年气象科技奖和第9届全国优秀青年气象科技工作者称号。

项目成果

期刊论文数量（18）
专著数量（0）
科研奖励数量（2）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Does Extreme El Nino Have a Different Effect on the Stratosphere in Boreal Winter Than Its Moderate Counterpart?
极端厄尔尼诺现象对北方冬季平流层的影响是否与中等厄尔尼诺现象不同？
  • DOI：
    10.1002/2017jd028064
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    J. Geophys. Res.
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Zhou X.;Li J.;Xie Fei;Chen Q.;Ding R.;Zhang W.;Li Y.
  • 通讯作者：
    Li Y.
Variations in North Pacific sea surface temperature caused by Arctic stratospheric ozone anomalies
北极平流层臭氧异常引起的北太平洋海面温度变化
  • DOI：
    10.1088/1748-9326/aa9005
  • 发表时间：
    2017-11
  • 期刊：
    Environmental Research Letters
  • 影响因子：
    6.7
  • 作者：
    Xie Fei;Li Jianping;Zhang Jiankai;Tian Wenshou;Hu Yongyun;Zhao Sen;Sun Cheng;Ding Ruiqing;Feng Juan;Yang Yun
  • 通讯作者：
    Yang Yun
The Variations in Middle and Upper Stratospheric Water Vapour over the Past Two Decades
近二十年来平流层中上层水汽变化
  • DOI：
    10.2151/sola.2016-028
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    SOLA
  • 影响因子：
    1.9
  • 作者：
    Xie Fei;J. Li;Tian Wenshou;X. Zhou;X. Ma
  • 通讯作者：
    X. Ma
Improved Global Surface Temperature Simulation using Stratospheric Ozone Forcing with More Accurate Variability.
使用具有更准确变化的平流层臭氧强迫改进全球表面温度模拟
  • DOI：
    10.1038/s41598-018-32656-z
  • 发表时间：
    2018-09-27
  • 期刊：
    Scientific reports
  • 影响因子：
    4.6
  • 作者：
    Xie F;Li J;Sun C;Ding R;Xing N;Yang Y;Zhou X;Ma X
  • 通讯作者：
    Ma X
The effects of the Indo-Pacific warm pool on the stratosphere
印度-太平洋暖池对平流层的影响
  • DOI：
    10.1007/s00382-017-3584-2
  • 发表时间：
    2018-12
  • 期刊：
    Clim. Dyn.
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Zhou X.;Li J.;Xie Fei;Ding R.;Li Y.;Zhao S.;Zhang J.;Li Y.
  • 通讯作者：
    Li Y.

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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