【摘要】：通過(guò)使用變分客觀分析方法處理典型區(qū)域數(shù)個(gè)站點(diǎn)的探空觀測(cè)數(shù)據(jù),使之與大氣上下邊界的通量相結(jié)合,保持觀測(cè)的氣柱總質(zhì)量、動(dòng)量、水汽和靜力能守恒,建立以那曲為中心的青藏高原試驗(yàn)區(qū)物理協(xié)調(diào)大氣分析模型。針對(duì)高原試驗(yàn)時(shí)段(2014年8月),使用了不同時(shí)空分辨率的多源資料,包括ERAInterim再分析資料、L波段探空資料、地面自動(dòng)站觀測(cè)資料、CERES衛(wèi)星產(chǎn)品,以及第三次高原試驗(yàn)期間的邊界層觀測(cè)資料,輸入到物理協(xié)調(diào)大氣分析模型中生成了2014年8月份的熱動(dòng)力協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)集,并利用該數(shù)據(jù)集對(duì)青藏高原試驗(yàn)區(qū)夏季云和降水過(guò)程的熱動(dòng)力特征進(jìn)行分析:變分客觀分析后的垂直速度場(chǎng)能更好地與實(shí)際觀測(cè)的對(duì)流降水過(guò)程相吻合;在深對(duì)流降水期間,高層含云量較多,整個(gè)大氣層是強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng),淺薄期高云含量少,上升運(yùn)動(dòng)僅能延伸到300hPa左右;深厚系統(tǒng)降水期間低層更暖更潮濕,可獲得的不穩(wěn)定能量更多,CAPE值偏大,淺薄系統(tǒng)降水期間CAPE值較小,但兩類(lèi)降水時(shí)期的CIN值變化不大;深厚對(duì)流降水期視水汽匯Q2的加熱作用可以延伸到200hPa,而淺薄期僅到340hPa左右;對(duì)于兩個(gè)降水期Q1在低層大氣都表現(xiàn)為明顯的冷卻作用,而在深厚期中高層Q1存在兩個(gè)加熱中心,中層Q1的大小與相應(yīng)的Q2基本一致,只是由于較強(qiáng)垂直運(yùn)動(dòng)的作用導(dǎo)致Q1的大值中心高于Q2,故中層Q1主要受較強(qiáng)的水汽凝結(jié)釋放潛熱加熱的影響,而高層Q2趨向于0,Q1在該層出現(xiàn)大值主要是受空氣中大量的過(guò)冷云水凝結(jié)成冰晶形成高云時(shí)釋放的熱量所影響;在淺薄期中高層Q1只存在一個(gè)加熱中心,與Q2對(duì)應(yīng)一致,大氣的加熱主要來(lái)源于水汽的凝結(jié)潛熱釋放。由于邊界層綜合觀測(cè)所提供的潛熱通量和感熱通量源資料不具備長(zhǎng)期性,故采用ERA-Interim再分析資料做替換,建立長(zhǎng)時(shí)間序列的熱動(dòng)力協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)集(2013-2016),經(jīng)過(guò)對(duì)比分析表明使用兩種資料對(duì)模型最終得出的數(shù)據(jù)集影響較小。利用該數(shù)據(jù)集對(duì)高原全年的大氣狀態(tài)進(jìn)行分析,并對(duì)干季和濕季的降水過(guò)程的大氣熱動(dòng)力特征進(jìn)行分析:試驗(yàn)區(qū)上空的氣溫呈現(xiàn)較強(qiáng)的季節(jié)變異性,5月初和9月底分別經(jīng)歷溫度的劇增和劇減過(guò)程,而在高空100hPa左右溫度季節(jié)變化呈現(xiàn)相反的趨勢(shì),水汽混合比與降水量有著密切的正關(guān)系,水汽主要集中在300hPa以下,最大值可以達(dá)到10g/kg以上;在干季,降水率明顯偏少,相對(duì)濕度主要集中在400~250hPa之間的中層大氣,云量也主要集中在中低層,垂直速度很強(qiáng),氣柱在300hPa以下表現(xiàn)為上升運(yùn)動(dòng),在300hPa以上表現(xiàn)為下沉運(yùn)動(dòng),上升運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)度是下沉運(yùn)動(dòng)的兩倍,Q1與降水過(guò)程相關(guān)特征不明顯,500hPa以下主要為冷卻作用,Q2絕大部分時(shí)間表現(xiàn)為負(fù)值,夜間02時(shí)Q2的加熱作用最強(qiáng);在濕季,降水密集,低層大氣多受南風(fēng)影響,相對(duì)濕度大值中心主要集中在300hPa以下的中低層大氣中,而高層相對(duì)濕度、高云云量與降水過(guò)程表現(xiàn)地更為緊密,在發(fā)生降水過(guò)程時(shí),整層氣柱都對(duì)應(yīng)著明顯的上升運(yùn)動(dòng),Q1在低層大氣起冷卻的作用、在中高層大氣起加熱大氣的作用,在夜間02時(shí),低層出現(xiàn)的冷卻作用會(huì)更加明顯,Q2與降水的相關(guān)性更加明顯,在有降水發(fā)生時(shí)整層基本為正值,極值位于450hPa左右,無(wú)降水時(shí)Q2的垂直結(jié)構(gòu)正好相反,夜間02時(shí)Q2的加熱作用達(dá)到最強(qiáng),也從側(cè)面反映出高原夜雨頻發(fā)的現(xiàn)象。
【圖文】：

輻射和長(zhǎng)波輻射、地表的向上向下短波輻射和長(zhǎng)波輻射、云液態(tài)水路徑。數(shù)據(jù)集時(shí)間分辨率是3小時(shí)，空間分辨率為1 ×1 ，所選取的空間范圍是28.5°N~34.5°N、88.5°E~95.5°E。圖2.1 物理協(xié)調(diào)大氣分析模型示意圖（左）以及輸入的各類(lèi)資料的分布情況（右）2.3 其他資料介紹在本文中進(jìn)行對(duì)流降水分析過(guò)程中還使用了國(guó)家氣象衛(wèi)星中心提供的 FY-2E 衛(wèi)星TBB 資料，時(shí)間分辨率為 1 小時(shí)，空間分辨率為 0.1 ×0.1 。2.4 模型輸出資料介紹物理協(xié)調(diào)大氣分析模型所輸出的數(shù)據(jù)集中的變量如表 2.1，包括根據(jù)實(shí)際觀測(cè)得到的上下邊界資料（如地面的氣壓、溫度、風(fēng)速等，，大氣層頂?shù)膬糨椛涞龋�，基于探空資料調(diào)整得到的高空?qǐng)觯ㄈ绺呖諟囟葓?chǎng)、濕度場(chǎng)及風(fēng)場(chǎng)）。此外，作為物理協(xié)調(diào)大氣分析模型的特色，它還可以產(chǎn)生一系列重要的衍生量，如垂直速度、散度、平流項(xiàng)、視熱源、視水汽匯等。表2.1 物理協(xié)調(diào)大氣分析模型所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)種類(lèi)類(lèi)別 變量地面大氣頂氣柱平均量垂直多層次氣壓、溫度、風(fēng)速、水汽混合比、降水量、蒸發(fā)量、潛熱、感熱、干靜力能、凈輻射凈輻射液態(tài)水含量、可降水率、（可降水量、干靜力能）的時(shí)間變化率、（水汽、干靜力能）的水平輸送量、（凈輻射、凈潛熱）加熱率溫度、水汽混合比、水平風(fēng)速、垂直速?

氣上下邊界的通量資料，對(duì)氣柱內(nèi)風(fēng)場(chǎng)、溫度場(chǎng)和濕度場(chǎng)程相互協(xié)調(diào)，生成了 2014 年 8 月份熱動(dòng)力協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)集，和多層變量，即包括調(diào)整后的風(fēng)場(chǎng)、溫度場(chǎng)和濕度場(chǎng)，還傾向、視熱源和視水汽匯等。本章利用該數(shù)據(jù)集對(duì)青藏高分析。分類(lèi)降水主要集中在夏季，高原夏季降水占年降水量平均比例高原對(duì)流活動(dòng)主要集中在高原的東部地區(qū)，并且對(duì)流發(fā)展下旬到 8 月中上旬，在 8 月中旬之后對(duì)流活動(dòng)開(kāi)始明顯減.1 所示，在 2014 年 8 月份青藏高原那曲試驗(yàn)區(qū)基本上每白色實(shí)線是試驗(yàn)區(qū)的東西邊界，中間的那條白色虛線是試以看出，在試驗(yàn)區(qū) 8 月 1 號(hào)-22 號(hào)之間降水比較密集并且量大部分都在1mm/6hour之上，出現(xiàn)的幾次降水的極值在8月22號(hào)之后，區(qū)域平均降水量明顯減小，大部分都不超右開(kāi)始，雨量又有了一個(gè)明顯增大的現(xiàn)象。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)氣象科學(xué)研究院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：P426;P437

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2621558