重力波是大氣擾動(dòng)在受浮力和重力的共同作用而產(chǎn)生的一種大氣波動(dòng)。重力波的產(chǎn)生和傳播過程既受背景大氣狀態(tài)的影響，又通過波流相互作用而影響或者改變背景大氣狀態(tài)，因此成為中高層大氣各圈層耦合過程中最為活躍的因素之一。相對(duì)于大氣潮汐和行星波而言，重力波具有更為廣泛的時(shí)空尺度，從而大氣模式難以準(zhǔn)確模擬其傳播過程和效應(yīng)。尤其是無法準(zhǔn)確模擬重力波耗散特性，從而導(dǎo)致對(duì)背景大氣結(jié)構(gòu)模擬出現(xiàn)偏差。由于重力波耗散具有更小的時(shí)空尺度而難以對(duì)其進(jìn)行直接觀測(cè)，因此，借助于理論分析和長期的衛(wèi)星觀測(cè)結(jié)果，研究全球重力波的耗散特性具有重要的科學(xué)意義，對(duì)大氣模式的改進(jìn)和重力波參數(shù)化非常重要。

　　空間中心空間天氣學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室中高層大氣組徐寄遙研究員與劉曉教授等人合作利用TIMED衛(wèi)星上搭載的SABER探測(cè)器在2002-2020年期間測(cè)量的溫度數(shù)據(jù)，結(jié)合本團(tuán)隊(duì)去年發(fā)布的全球平衡風(fēng)數(shù)據(jù)（https://doi.org/10.5194/essd-13-5643-2021），研究了全球重力波耗散的時(shí)空分布特性。

　　研究發(fā)現(xiàn)，在中間層上部存在一個(gè)持久的重力波耗散層，其中心高度在80–85 km之間，厚度大約為8–20 km。在中高緯地區(qū)，耗散層降低到將近60 km處，并且在冬季(夏季)位于東向(西向)射流上部。在低緯地區(qū)，持久耗散位于風(fēng)場(chǎng)轉(zhuǎn)向高度附近（見圖1）。引起持久耗散層的物理機(jī)制包括：背景風(fēng)場(chǎng)對(duì)波動(dòng)的折射和濾波作用以及中間層中較低的靜力穩(wěn)定性。

　　這一發(fā)現(xiàn)對(duì)于參數(shù)化重力波耗散特性以及對(duì)模擬結(jié)果的檢驗(yàn)提供了觀測(cè)證據(jù)。該項(xiàng)研究得到了國家自然科學(xué)基金委和空間天氣學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放課題等的支持。該研究成果于近期發(fā)表在國際著名期刊Geophysical Research Letters上。

　　Citation：Liu, X., Xu, J., Yue, J., & Kogure, M. (2022). Persistent layers of enhanced gravity wave dissipation in the upper mesosphere revealed from SABER observations. Geophysical Research Letters, 49, e2021GL097038. https://doi.org/10.1029/2021GL097038 

圖1：重力波的wave action (第1和4列)、標(biāo)高比(第2和5列)和垂直波長(第3和6列)的高度-緯度(第1-2行)和高度-月份(第3-5行)分布。圖中的黑色實(shí)(虛)線表示東(西)向風(fēng)場(chǎng)，白線表示零風(fēng)線；紅色虛線表分別強(qiáng)耗散(標(biāo)高比大于2) 區(qū)域。

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