中气层顶

　　中气层顶（mesopause）是大气温度最低处，位于中气层顶部和低热层底部。

　　中气层顶的高度范围变化较大，主要也与纬度和季节相关，中气层顶的温度较低，约为150K-180K，高纬度夏季中气层顶的温度更低，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的中气层顶温度。

　　由于温度极低，中气层顶处经常能观测到的各种夜光云、极区中层夏季回波、极区中气云及其它光化学物理现象等。

　　定义

　　“低温中气层顶”（cold point mesopause）是我们对中气层顶定义的一种方法，它以中气层温度垂直梯度由负变为正，同时绝对温度最低处命名为“中气层顶”。在一定的时间范围内，中气层顶的高度和温度都会有着一定的变化。

　　季节变化高纬度地区

　　在高纬度地区，夏季的中气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气层顶的温度都在180K-190K变化。1

　　高纬度地区中气层顶的高度也有着明显的季节变化——夏季中气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温度极低的中气层顶高度约为85-89千米处，而其它季节的中气层顶高度则约为95-100千米。南北半球中间层顶高度变化比较一致。

　　中高纬度地区

　　在中高纬度地区，背景温度在50°N的季节变化非常明显，冬季中气层顶约在96-100千米，中气层顶温度约为180K；夏季中气层顶高度下降至81-85千米；温度也降至约160K，持续约4个月左右后中气层顶上升。

　　即在中高纬度地区不同季节中气层顶高度和温度相差都非常明显，出现较低的中气层顶现象。背景温度在40°N处的年变化与50°N处非常近似，只是夏季较低的中气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，中气层顶的变化有着显著的南北半球不对称性。40°S处的中气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。

　　中纬度地区

　　结合南北半球来看，30°N与30°S处的中气层顶变化非常不一致。30°S处与40°S处的中气层顶类似，中气层顶高度稳定在100千米左右，没有出现高度下降，而20°N与20°S处的中气层顶略微一致。中气层顶温度的不对称性在逐渐减小。

　　低纬度地区

　　低纬度与赤道地区（10°S-10°N）全年的中气层顶高度稳定在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，也没有发生中气层顶高度显著降低的情况。中气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。

　　应用

　　中高层大气的温度是描述中高层大气状态和扰动的关键物理参量，而中气层顶由于其极低的温度是中高层大气温度研究中关心最多和最重要的部分之一。

　　中气层顶的温度分布和变化对中高层大气物理、化学以及能量和动量传输等等有着重要的影响，而中气层顶的全球分布和变化对建立和检验全球尺度的中高层大气模式也有着重要的意义。

　　本词条内容贡献者为:

　　刘勇 - 副教授 - 西南大学资源环境学院