南极与全球气候系统的其他组成部分紧密相关，该区域是检验气候变化的关键区域(Marshall，2002).一般认为，气温和风场可以分别部分代表气候系统中的热力和动力特征，因此，关于南极的气候变化多关注这两类气象要素的长期变化趋势.

就气温而言，观测研究的结论差异较大.关注不同的时间段，采用不同的数据处理方法，以及选择不同的站点，会得到不同的结论.主要原因有：一方面由于观测仪器和观测方法的不同，针对不同数据采用不同的校正方法导致结果各异，比如对于利用地面和卫星数据得到的高分辨率网格重建温度，O′Donnell等(2011)使用两种改进方法，一是利用卫星和地面数据之间的时间关系，二是将地面数据与卫星数据的空间分量相结合，研究发现1957年至2006年期间的变暖主要集中在南极半岛(约0.35 ℃/10a)，与改进前相比趋势减小，体现了卫星数据校正不当等引起的差异.另一方面是在趋势分析时，采用不同的平均方法得到的数据也会引起差异，通过对整个南极半岛区域的数据进行平均，Turner等(2016)的分析表明，1999—2014年南极半岛呈-0.47 ℃/10a的降温趋势.林祥和卞林根(2017)指出1999—2013年间南极半岛地区的长城站年平均气温变化趋势为-0.73 ℃/10a，所用的气温资料由日平均值计算，日平均则用每天4次观测资料平均得到.另外，Chapman和Walsh(2007)综合不同表面观测数据到网格分析中，发现1958年至2002年间南极半岛呈显著增温趋势(大于0.3 ℃/10a)，南极西部以及东部大部分地区的增温趋势则相对较弱(约0.1 ℃/10a)，而南极点呈现降温趋势(约-0.1 ℃/10a).Steig等(2009)进一步指出，南极东部大部分地区的年平均降温趋势仅在1969—2000年的短时间段内出现，而在1957—2006年这一较长的时间段内年平均温度增加.杨清华等(2010)对中山站气象要素分析得出，在1989—2008年期间年均气温有升高倾向，秋季气温升高趋势比较显著.卞林根等(2010a)利用长城站1985—2008年和中山站1989—2008年逐月气温资料，分析得出两站温度趋势变化速率分别为0.27 ℃/10a和0.33 ℃/10a.孙启振等(2016)发现1986—2014年长城站冬季气温有升高的趋势，速率约为0.19 ℃/10a.

除了地表，南极上层大气温度变化也一直受到关注.葛玲等(1997)基于南极16站30余年地面至30 hPa间10层月平均气温距平序列资料的研究发现：平流层下部显著变冷、对流层增暖，变化最大的高度分别在100 hPa及700 hPa上下，年平均变化率分别为-0.68 ℃/10a及0.21 ℃/10a.Angell(1999)分析无线电探空资料指出，1958—1998年间南极850~300 hPa的年平均气温趋势约为0.25 ℃/10a.Marshall(2002)发现1960—1999年间南极四个站点的850、500和300 hPa高度呈增温趋势而100 hPa高度呈降温趋势.Turner等(2006)指出南极的对流层温度升高，增温最大在对流层中部(400~600 hPa)，而南极点该层1971年至2003年间的春季和冬季的增温趋势约为0.4 ℃/10a.在平流层，Thompson和Solomon(2005b)研究发现，在1979年至2003年的11月，南半球极地60°S—90°S的平均温度在约70 hPa高处呈-3.75 ℃/10a的显著下降趋势.Screen和Simmonds(2012)总结近半个世纪以来南极的温度变化特征为对流层中部增温和平流层降温.

南极大气温度场调整引起大气环流场的调整，进而调控海冰延伸、臭氧消耗、以及降水的异常变化(Holland and Kwok, 2012；Zhang，2014；Reid et al., 2015；Schlosser et al., 2016；Nicolas et al., 2017).对于南极风的研究，刘树华和熊康(1994)用日本南极昭和基地1982年的探空资料讨论了从地面至20 hPa高度之间的风场月平均年变化结构及大气环流特征，发现该站点600 hPa以下盛行东北风，而600 hPa以上除夏季外，均处在强西风带的控制之下.许淙等(2004)分析了2002年1月—2003年12月的中山站风要素变化，指出中山站风向呈单峰型分布.卞林根等(2010b)指出长城站盛行风向为西北风，中山站为偏东风，年平均风速分别为7.3 m·s^-1和7.1 m·s^-1.两站年平均风速呈减小趋势，变化速率分别为-0.09 m·s^-1/10a和-0.23 m·s^-1/10a.通过现场观测，Turner等(2005)发现1958年至2000年南极点的地面风速呈减小趋势(-0.34 m·s^-1/10a).Lazzara等(2012)发现1957—2010年南极点年平均地面风速以-0.28±0.74 m·s^-1/10a速率变化，但减小主要发生在1987年前，之后波动较大.Fyfe和Saenko(2006)分析气候模型，指出在过去几十年中南半球的极地西风带增强并向南迁移，伴随着增强的正南半球环状模.

以往的研究更关注地表附近的气象要素特征，且更集中于研究南极沿海地区的大多数站点，而南极大陆中心区域(如南极点)的气象要素的垂直分布和趋势则相对关注较少.因此，通过综合分析1987—2017年南极Amundsen-Scott站的逐日无线电探空数据，本研究旨在明确南极点上空的气温、风向和风速特征，包括其多年平均状况及变化趋势.

本文所采用的数据是1987年至2017年间Amundsen-Scott站的逐日无线电探空资料(IGRA，Integrated Global Radiosonde Archive，https://www.ncdc.noaa.gov/data-access/weather-balloon/integrated-global-radiosonde-archive)，观测时间为每日00 UTC(±3 UTC).IGRA数据常用于气候分析(Allen and Sherwood, 2008；Vautard et al., 2010；Cohen et al., 2012；Maturilli and Kayser, 2017).探空观测变量包括不同高度上的风、温、湿、压.虽然IGRA数据已采用多种质量控制算法来消除误差，但由于仪器、观测人员或站点位置的变化将导致数据不连续性，因此需要谨慎使用IGRA数据进行长期趋势分析(Durre et al., 2006).

本文所用Amundsen-Scott站位于南极高原的南极点，海拔2835 m.该站的无线电探空观测始于1961年，但是详细的仪器记录始于1986年，且1986年以前数据缺测较多，为保证数据可靠性和充足的数据量，本文仅选用1987年之后的观测数据进行分析.1987年至2017年间，在世界时0点左右共有10787条观测廓线.这些无线电探空廓线观测可获得从地表面到约10 hPa高度的数据，垂直间隔从~5 hPa至~50 hPa不等，因此本文图中第一高度为海拔2.835 km(即地面).Amundsen-Scott站于1987年至2017年期间没有发生位置变化，但是在1989、1994和2005年更换了仪器.本文使用惩罚最大F检验法(Penalized Maximal F Test)对数据进行了检验(Wang，2008)，未发现近年来温度和风的非均一性.

由于无线电探空廓线的观测高度并不统一，为了便于分析，本文将不同观测高度的气象要素插值到统一的高度.使用的插值方法是线性插值，即将与插值高度相邻的上下两个观测高度上的气象要素值线性拟合至插值高度.气象要素随高度的变化通常呈非线性，但本文所使用的探空廓线观测相对密集，观测垂直间隔在低层最小可达50 m，高层间隔约为几百米，故采取线性插值进行近似.其中，在海拔10 km以下，本文以50 m的垂直间隔进行插值，而在10~30 km的海拔高度中，则以100 m的垂直间隔进行插值.IGRA发布的观测值已经过质控，但是高空(特别是15 km以上)存在大量缺测，本文将仅选取观测天数大于20的月份计算月平均，进行多年趋势计算.对于整层温度和风速，本文使用密度权重计算加权平均值以研究四季和年平均值的变化趋势.

图 1为1987—2017年间南极点气温的平均年变化.由图可见，各高度的季节变化特征基本相似，即冬季(6月、7月、8月)温度最低，夏季(12月、1月、2月)温度最高.在对流层低层，最高气温约为-25 ℃，发生在1月份的地表以上约500 m处，最低气温发生于7月份的地表附近，为-60 ℃.在对流层到平流层的过渡区域(依据后文计算，本文将10 km海拔高度视为对流层顶，下文中未指明处的高度皆为海拔高度)，最低温度出现在8月份.整个气层的最低温度发生于南半球冬季，在21 km高空达-90 ℃.该结果类似于Hudson和Brandt(2005)，这种超低温仅在南极大陆大气对流层和平流层出现，与南极臭氧损耗关系密切.这里也是气温年变化最显著的区域.

图 1

Fig. 1

图 1 1987—2017年间地面至30 km各高度处气温的平均年变化 Fig. 1 Mean annual cycle of temperature at each height level up to 30 km during 1987—2017

1987年至2017年平均的四季平均气温、最高温、最低温以及±1标准差的垂直廓线如图 2所示.春季(9月、10月、11月)、秋季(3月、4月、5月)和冬季的地表面平均气温低于-40 ℃，而夏季约为-30 ℃.地表上方四季都出现了逆温层，秋季和冬季的逆温层顶部和底部的平均温差超过20 ℃，Pietroni等(2014)亦发现类似现象.在逆温层上方，对流层温度以约0.6 ℃/100 m的速率下降.在近10 km高度处，夏季和秋季有明显的强逆温层，而春季逆温相对较弱，冬季该高度的逆温层基本消失，且温度显著低于夏季和秋季.平流层温度廓线的结构随季节变化而不同，在春季和夏季，温度分别在15 km和8 km以上随高度增加；而秋季10 km以上温度变化较小；冬季10 km以上，温度则随高度持续下降至20 km左右的-90 ℃，随后随高度升高而增加.相比于对流层，平流层气温的±1标准差及最大-最小值范围更宽；此外，春季的±1标准差及最大-最小值范围最大；因此，春季平流层气温的年际变率在四个季节中是最大的.

图 2

Fig. 2

图 2 1987—2017年地面至30 km多年平均的春(a)、夏(b)、秋(c)、冬(d)温度廓线.多年平均为实线，±1标准差为短划线，最大最小值为虚线 Fig. 2 Temperature profiles at each height level up to 30 km for spring (a), summer (b), autumn (c) and winter (d) during 1987—2017. The long-term seasonal mean is indicated by the solid lines, ±1 standard deviation is shown as the dashed lines, while maximum and minimum temperatures are dotted lines

图 3给出了1987—2017年间各高度上每周的逆温层发生率.由图可见，南极点近地表几乎全年都存在0.5~1 km厚的逆温层，仅夏季近地表逆温层的发生率相对较小，Zhang等(2011)也发现类似结果，地表逆温层更频繁地出现在冬季和秋季，冬季近地表的超低温产生了永久逆温；位于10 km左右的对流层顶逆温层则仅在夏秋两季出现.根据世界气象组织WMO(World Meteorological Organization)对热对流层顶的定义(温度递减率降至2 K/km或更低的高度，而且自该高度到其上2 km内任何高度的平均温度递减率都不超过2 K/km)计算出1987年至2017年的夏季对流层顶高度，可见夏季对流层顶高度在8~12 km之间(图略).已有研究指出，南极气候与南半球环状模(SAM, Southern Annular Mode)和厄尔尼诺-南方涛动(ENSO, El Niño-Southern Oscillation)密切相关(Pezza et al., 2008；Clem and Fogt, 2013；Nicolas et al., 2017).由夏季对流层顶高度距平与SAMI和SOI两种指数的季节平均和年平均变化可以看出，夏季对流层顶高度距平与两种指数存在一定的相关性(图略).将夏季对流层顶高度分别与SAM指数和南方涛动指数进行相关性分析，发现南极点夏季对流层顶高度与春季和年度SAM指数高度相关，但其与南方涛动指数的相关系数在所有季节均较低(表 1)，暗示了春季SAM正模态有利于南极大陆夏季发展出较深厚的对流层.其他研究也指出南半球环状模和南方涛动可对南极地区对流层及平流层环流和温度产生影响(如Thompson et al., 2005a；Hurwitz，2011；Byrne and Shepherd, 2018；Lim et al., 2018).对于SAM指数，夏季对流层顶高度与其春季和年平均序列的相关系数较大，主要因为春季是南半球环状模的活跃季节(Thompson and Wallace, 2000).而对于南方涛动指数，夏季对流层顶高度与其相关系数相对较小，其原因可能在于低纬系统与极地系统的耦合难以主导极地夏季对流层顶高度的变化，而极地地区的气象条件则可直接制约当地对流层顶高度的发展.

图 3

Fig. 3

图 3 1987—2017年地面至30 km各高度处逐周逆温层发生率 Fig. 3 Occurrence frequency of temperature inversion layers in weekly slots at each height level up to 30 km during 1987—2017

表 1 (Table 1)

表 1 南极点夏季对流层顶高度与季节/年度SAM指数和南方涛动指数的相关系数 Table 1 The correlation coefficient between summer tropopause height over South Pole and seasonal/yearly SAM index or southern oscillation index SAM指数 南方涛动指数 春 0.51 0.19 夏 0.13 0.12 秋 0.09 -0.05 冬 0.18 0.19 年 0.42 0.14

表 1 南极点夏季对流层顶高度与季节/年度SAM指数和南方涛动指数的相关系数 Table 1 The correlation coefficient between summer tropopause height over South Pole and seasonal/yearly SAM index or southern oscillation index

1987—2017年各高度的月平均和年平均温度趋势如图 4所示.本文中变化趋势是由最小二乘法计算得到的线性趋势.对于年平均温度，地表附近观测到明显的增温趋势，约0.3 ℃/10a，对流层低层(3~6 km)则呈现约0.1 ℃/10a的较弱增温趋势，对流层上层(9~10 km)表现为约-0.25 ℃/10a的降温趋势.对于月平均温度，地表附近大多呈现增温趋势，且最大增温趋势发生于深秋和冬季，Steig等(2009)亦发现类似现象.对流层低层到9 km高度的温度趋势与地表基本同号，但增温趋势较小，仅6月和7月出现了约-0.6 ℃/10a的降温趋势.在对流层上层和平流层低层(9~12 km)，秋季月份以每十年约0.5 ℃的速度显著升温，但其他大部分月份均出现轻微降温.15 km以上的高空数据缺失较多，特别是在秋季和冬季，但在有数据的月份中温度呈降低趋势，尤其在11月和12月.

图 4

Fig. 4

图 4 1987—2017年地面至30 km各高度处的月平均和年平均温度趋势.数据序列少于20年的格点为缺测(白色)，黑点表示显著性达到95%的置信水平 Fig. 4 The temperature trends calculated from monthly and annual mean at each height level up to 30 km during 1987—2017. Grids with data sequence less than 20 years are excluded (i.e., the white areas). Dots indicate the trends are significant at 95% confidence level

图 5为地面至10 km整层平均的季节平均和年平均温度变化趋势，可以看出仅秋季整层温度呈现较明显的增加趋势，达0.55 ℃/10a；夏季则呈现-0.065 ℃/10a的微弱降温趋势，而其他季节和全年平均的对流层整体气温在近30年变化趋势都约为0.3 ℃/10a.

图 5

Fig. 5

图 5 1987—2017年地面至10 km整层平均的季节平均和年平均温度变化趋势 Fig. 5 The trends of seasonal and yearly mean of the whole layer averaged temperature from surface up to 10 km during 1987—2017

南极点附近对流层(约10 km以下)的风向比率分布在四季中基本相似(图 6).在近地表，各季节的风主要来自北方、东北方和东方，这与Van Lipzig等(2004)南极点盛行风来自北至东方的结论一致.在5~10 km高度范围内，西风和西北风较为频繁.对流层的西北风向近地面东北风的偏转主要是由于逆温层和科里奥利力的作用，被称为“逆转风”(inversion wind，Hudson and Brandt, 2005).季节性差异在平流层(约10~30 km)变得明显.春季平流层的风主要来自东北方，而其他季节的风向主要为南风.

图 6

Fig. 6

图 6 1987—2017年春(a)、夏(b)、秋(c)、冬(d)地面至30 km各高度上的风向发生比率 Fig. 6 Occurrence frequency of wind directions at each height level up to 30 km for spring (a), summer (b), autumn (c) and winter (d) during 1987—2017

图 7给出了各高度风向比率的变化趋势.随着高度的增加，观测数据量变少，因此该图中高层大气的风向比率趋势可能缺乏代表性.而由于南极点高层观测稀缺，所以在这里一并列出高层大气的风向比率趋势，以便与将来更完善的观测和分析结果进行比较和对照.由图 7可以看出，近地表面呈现北风增加而东风减少的趋势，速率超过2%/10a.5~10 km高度之间的变化不同于近地表，南风和西南风呈减少趋势，其他方向的风则呈增加趋势.平流层(10~30 km)与对流层上层相似，南风和西南风减少，但东风和北风增多.对流层上层和平流层的风向从南风转向东风，表明盛行风的反气旋移动，这暗示了对流层增温不均一会导致南极大陆大气活动中心位置偏移.

图 7

Fig. 7

图 7 1987—2017年地面至30 km各高度的风向发生率变化趋势.黑点表示趋势显著性达到足95%置信水平.各高度的数据比率(有数据的天数/总天数)可见于左侧 Fig. 7 Occurrence frequency trends of wind direction at each height level up to 30 km during 1987—2017. Dots indicate the trends are significant at 95% confidence level. The data percentages (number of days with data/number of total days) at each level are also given at the left side

探空观测的结果显示，南极点各季节近地面风速通常在2~10 m·s^-1(图 8)，风速在5 m·s^-1左右发生最多，与Hagelin等(2008)基于探空和再分析资料的结果类似.Liu等(2017)基于铁塔观测亦发现中山站附近5 m·s^-1风速最常发生.随着高度的上升，风速增加，在靠近对流层顶的6~9 km高度处观测到25 m·s^-1的急流.在平流层(10~30 km)，夏季、秋季和冬季的风速大多小于15 m·s^-1，随高度上升冬季风速有所增加，与Aristidi等(2005)一致，由于平流层涡旋的存在，南极点冬季20 km以上高空风速逐渐增加.而春季20 km高度以上有时会出现风速大于30 m·s^-1的强风，基于NCEP-NCAR再分析资料(Kalnay et al., 1996)的结果显示，由于秋季极地平流层低压中心的发展，在60°S 10~20 hPa(约25~30 km)高度绕南极顺时针方向的强西风带(风速大于30 m·s^-1)于深秋开始形成；顺时针环流在冬末扩大到最大状态，覆盖30°S—70°S，然后慢慢收缩到南极点，在春末破裂，夏季完全消失.当强烈的顺时针环流破裂时，其残余急流可以通过南极点从而引起超过30 m·s^-1的风速.

图 8

Fig. 8

图 8 1987—2017年春(a)、夏(b)、秋(c)、冬(d)地面至30 km各高度上的风速发生比率 Fig. 8 Occurrence frequency of wind speed at each height level up to 30 km for spring (a), summer (b), autumn (c) and winter (d) during 1987—2017

将四季的温度梯度(图 9)与四季风速(图 8)比较可得，对流层(约10 km以下)四季温度梯度分布特征与风速相反.近地面温度梯度一般都大于20 ℃/km，四季温度梯度在约7 km以下随高度升高而减小.而7~10 km左右随高度升高而增加，这与风速随高度的变化相反，体现了强风不利于对流层内逆温层的发展.对于平流层温度梯度，其常年存在弱的逆温，尤其是20 km以上.春季温度梯度在10~20 km处随高度升高而增大，由负变正，随后在约22 km以上逐渐减小.夏季与秋季温度梯度在近对流层顶出现转折，由负变正并呈现一个正的极值，10~12 km处随高度升高而减小.12 km以上，夏季变化幅度不大，秋季温度梯度随高度升高小幅增加.冬季10 km以上温度梯度大致随高度升高而增大，其中10~20 km温度梯度为负，20 km以上为正.平流层温度梯度主要受到太阳辐射的影响，呈现明显的季节性变化，而该层风压场主要受温度场驱动，通常较大的温度梯度伴随较强的风速，风速与温度梯度呈现正相关.表 2为由风速和温度梯度求得的相关系数，可见1987—2017年四季和年平均风速和温度梯度变化特征在10 km以下表现为负相关，10 km以上为正相关，其中春季和年度相关系数较大.这可能是由于对流层内强风会增强极地大气边界层的垂直输送作用，使得混合层深厚，对流层低层位温趋于均一，不利于逆温的出现；而在平流层内，则是大气温度结构通过地转平衡关系主导风场结构.

图 9

Fig. 9

图 9 1987—2017年地面至30 km多年平均的春(a)、夏(b)、秋(c)、冬(d)温度梯度.多年平均为实线，±1标准差为短划线，最大最小值为虚线 Fig. 9 Temperature gradient at each height level up to 30 km for spring (a), summer (b), autumn (c) and winter (d) during 1987—2017. The long-term seasonal mean is indicated by the solid lines, ±1 standard deviation is shown as the dashed lines, while maximum and minimum temperatures are dotted lines

表 2 (Table 2)

表 2 南极点季节/年度风速与温度梯度在地面-10 km和10~30 km高度段的相关系数 Table 2 The correlation coefficient between seasonal/yearly wind speed and temperature gradient over South Pole at the height sections of surface -10 km and 10~30 km 地面-10 km 10~30 km 春 -0.47 0.51 夏 -0.3 0.23 秋 -0.41 0.23 冬 -0.45 0.27 年 -0.49 0.64

表 2 南极点季节/年度风速与温度梯度在地面-10 km和10~30 km高度段的相关系数 Table 2 The correlation coefficient between seasonal/yearly wind speed and temperature gradient over South Pole at the height sections of surface -10 km and 10~30 km

图 10显示了1987—2017年各高度的月平均和年平均风速趋势.对于年平均风速，在对流层各高度上呈现与温度相一致的增加趋势，大多在0.1~0.5 m·s^-1/10a范围内.对于月平均值，冬季和春季月份中近地表风速均出现1 m·s^-1/10a的增加趋势.而在5~10 km的高度内，秋末和初冬月份风速增加趋势最大可达到1.5 m·s^-1/10a，且在4月和5月具有统计显著性.在平流层低层(10~15 km)，数据频繁缺失，特别是冬季数据稀缺，但12月份检测到约-1 m·s^-1/10a的变化趋势，10月份则呈现增加趋势.在平流层中上层(15 km以上)，1月和11月呈现风速增加的趋势.在20 km以上，11月和12月风速强烈减小.总体来说，风速更多呈现增加趋势，这表明近几十年来南极点上空环流正逐渐增强.

图 10

Fig. 10

图 10 1987—2017年各高度的月平均和年平均风速趋势.数据序列少于20年的格点为缺测(白色).黑点表示显著性达到95%的置信水平 Fig. 10 The wind speed trends calculated from monthly and annual mean at each height level during 1987—2017. Grids with data sequence less than 20 years are excluded. Dots indicate the trends are significant at 95% confidence level

图 11为地面至10 km整层平均的季节平均和年平均风速变化趋势，可以看出四季和年度整层风速都呈现增加趋势.其中，与秋季最强的增温趋势相对应，秋季风速增加趋势亦最为明显，约为0.59 m·s^-1/10a.春季、夏季、冬季和年平均的风速趋势分别约为0.05、0.17、0.12和0.24 m·s^-1/10a.Tobin等(2014)和Dunn等(2016)对同一时期全球地面风速变化趋势进行了研究，发现南极大陆年平均风速变率处于-0.1~0.2 m·s^-1/10a范围内.本文分析地面风速的变化(图 12)发现，观测站附近年平均地面风速呈0.05 m·s^-1/10a的增加趋势，而夏季风速增加趋势较明显，约0.3 m·s^-1/10a；秋冬季地面风速在近30年呈现减弱的趋势.

图 11

Fig. 11

图 11 1987—2017年地面至10 km整层平均的季节平均和年平均风速变化趋势 Fig. 11 The trends of seasonal and yearly mean of the whole layer averaged wind speed from surface up to 10 km during 1987—2017

图 12

Fig. 12

图 12 1987—2017年季节平均和年平均地面风速的变化趋势 Fig. 12 The trends of seasonal and yearly mean of the surface wind speed during 1987—2017

本文基于1987—2017年南极点地面至30 km高空的无线电探空数据分析了气温、风向和风速的垂直分布及多年变化趋势.

1987至2017年平均温度年变化显示夏季气温最高，冬季气温最低.对流层低层的最高(最低)温度出现在1月(7月)地面以上约500 m (近地面)，约为-25 ℃(-60 ℃)，整个气层的最低温度出现在冬季的海拔21 km高处，达到-90 ℃.全年观测到的近地表逆温层厚约0.5~1 km，对流层顶10 km左右的逆温在夏季和秋季最为显著.夏季对流层顶高度与春季和年度SAM指数密切相关，表明极地环流与中纬度地区动力系统的联系最为紧密，这与前人的研究结论一致(Baba and Renwick, 2017).整个对流层的年平均气温变化趋势在-0.3~0.6 ℃/10a之间.最大增温趋势出现在8月的地面，而11月和12月的15 km以上发现了大幅降温趋势.对于对流层整层平均气温变化，在南半球秋季气温上升趋势最为明显，达0.55 ℃/10a，而年平均气温的趋势约为0.3 ℃/10a.

南极点附近地表全年盛行东北风，对流层高层为西风，平流层低层(高层)盛行西风(南风).在对流层低层，由于科里奥利力和逆温层共同作用而产生的逆转风效应(Hudson and Brandt, 2005)，对流层低层的西北风逐渐转向近地面的东北风.从风向变化上看，近地表呈北风增多、东风减少的趋势；对流层高层和平流层则呈南风减少而东风和北风增加趋势.全年近地表的风速通常在2~10 m·s^-1范围内.在6~9 km高处，观测到对流层急流可达25 m·s^-1.在平流层上层，春季20 km以上高空有时会出现风速大于30 m·s^-1的强风.比较风速与温度梯度变化特征可得，四季和年平均风速在对流层与温度梯度负相关，而在平流层与之正相关.对流层年平均风速一般呈增加趋势(0.1~0.5 m·s^-1/10a).近地表月平均风速在冬季和春季增加.在5~10 km高度上，4月、5月和6月的风速增加速率最大可达1.5 m·s^-1/10a.对流层整层平均风速在近30年四季和年平均变化均呈增加趋势，并且与温度类似，秋季的增加趋势最显著，达0.59 m·s^-1/10a，而春季趋势最为平缓，仅0.05 m·s^-1/10a.对流层整层年平均风速的线性趋势为0.24 m·s^-1/10a.地面风速夏季增加趋势较明显，约0.3 m·s^-1/10a，全年呈0.05 m·s^-1/10a的增加趋势.综合来看，探空结果表明南极地区大气整体的顺时针环流在近30年持续加强.