中間層頂

中間層頂（cold point mesopause）是大氣溫度最低處，位於中間層頂部和低熱層底部。中間層頂的高度範圍變化較大，主要也與緯度和季節相關，中間層頂的溫度較低，約為150K - 180K，高緯夏季中間層頂的溫度更低。由於溫度極低，中間層頂處經常能觀測到的各種夜光雲、極區中層夏季回波、極區中層雲及其它光化學物理現象等。

基本介紹

• 中文名：中間層頂
• 外文名：cold point mesopause
• 溫度：約為150K - 180K
• 位置：位於中間層頂部和低熱層底部
• 現象：夜光雲、極區中層夏季回波等
• 特點：溫度、高度範圍變化較大

定義

“低溫中間層頂”（cold point mesopause）是我們對中間層頂定義的一種方法，它以中間層溫度垂直梯度由負變為正，同時絕對溫度最低處命名為“中間層頂”。在一定的時間範圍內，中間層頂的高度和溫度都會有著一定的變化。

性質

中間層頂是大氣溫度最低處，位於中間層頂部和低熱層底部。中間層頂的高度範圍變化較大，主要也與緯度和季節相關，中間層頂的溫度較低，約為150K - 180K，高緯夏季中間層頂的溫度更低，在極區這個溫度可以達到更低，曾有過78°N的極區站點觀測到130K的中間層頂溫度。

季節變化

（1）高緯度地區

圖1 南北半球60°-80°處中間層頂的溫度和高度的季節變化

在高緯度地區（如圖1），夏季的中間層頂都會達到極低的溫度，如在80°N處月甚至低至120K - 130K。高緯度地區其它季節的中間層頂的溫度都在180K - 190K變化。

高緯度地區中間層頂的高度也有著明顯的季節變化——夏季中間層頂高度顯著低於其它季節。北半球夏季5、6、7三個月60°N - 80°N溫度極低的中間層頂高度約為85 - 89千米處，而其它季節的中間層頂高度則約為95 - 100千米。

南北半球中間層頂高度變化比較一致。

在中高緯度地區（如圖2），背景溫度在50°N的季節變化非常明顯，冬季中間層頂約在96 - 100千米，中間層頂溫度約為180K；夏季中間層頂高度下降至81 - 85千米；溫度也降至約160K，持續約4個月左右後中間層頂上升。即在中高緯度地區不同季節中間層頂高度和溫度相差都非常明顯，出現較低的中間層頂現象。背景溫度在40°N處的年變化與50°N處非常近似，只是夏季較低的中間層頂現象持續的時間比50°N處略短，一般約為三個月。

圖2南北半球50°和40°處中間層頂的溫度和高度的季節變化

在中高緯度地區，中間層頂的變化有著顯著的南北半球不對稱性。40°S處的中間層頂並沒有出現較低的觀測結果，而40° - 50°S處溫度差別也更大，北半球比南半球低10K左右。

（2）中緯度地區

圖3 南北半球和處中間層頂的溫度和高度的季節變化

結合南北半球來看，30°N與30°S處的中間層頂變化非常不一致。30°S處與40°S處的中間層頂類似，中間層頂高度穩定在100千米左右，沒有出現高度下降，而20°N與20°S處的中間層頂略微一致。中間層頂溫度的不對稱性在逐漸減小（如圖3）。

（3）低緯度地區

低緯度與赤道地區（10°S - 10°N）全年的中間層頂高度穩定在96-100千米之間，溫度約在180K附近，溫度又比中緯度略高，溫度變化範圍較小，一般沒有超過170K - 190K的範圍。沒有發生明顯的年變化和半年變化，也沒有發生中間層頂高度顯著降低的情況。中間層頂的高度與溫度在赤道地區非常穩定，南北半球對稱性情況也較為一致（如圖4）。

圖4 南北半球10°N和赤道0°的中間層頂溫度和高度的季節變化

套用

中高層大氣的溫度是描述中高層大氣狀態和擾動的關鍵物理參量，而中間層頂由於其極低的溫度是中高層大氣溫度研究中關心最多和最重要的部分之一。中間層頂的溫度分布和變化對中高層大氣物理、化學以及能量和動量傳輸等等有著重要的影響，而中間層頂的全球分布和變化對建立和檢驗全球尺度的中高層大氣模式也有著重要的意義。