發(fā)布時(shí)間：2020-06-18 06:13

【摘要】：水汽作為低層大氣中最重要的組成部分之一,是降水等天氣氣候現(xiàn)象形成和演變的必要條件,也是影響極端天氣產(chǎn)生和發(fā)展的重要因素。同時(shí),作為大氣中唯一能發(fā)生相變的成分,水汽在其變化過程中會(huì)不斷釋放和吸收熱量,進(jìn)而會(huì)影響大氣和地面的溫度,這也使得水汽成為主要溫室氣體之一,而且水汽的變化也會(huì)直接或間接地影響到大氣的運(yùn)動(dòng)和變化。此外,水汽擴(kuò)散和水汽輸送也是水循環(huán)系統(tǒng)中不可或缺的一部分。綜上所述,在全球氣候變化的背景下,研究水汽的時(shí)空變化對(duì)進(jìn)一步認(rèn)清整個(gè)氣候和天氣系統(tǒng)的工作機(jī)制具有很重要的意義。而水汽不僅與季節(jié)、氣溫和輻射有關(guān),而且還受到大氣環(huán)流、海陸分布和地形地貌等其它區(qū)域氣候條件的影響,具有時(shí)空分布復(fù)雜多樣且變化較快等特點(diǎn),是最難以監(jiān)測(cè)和描述的大氣參量之一。中國地域廣闊,南北跨度較大,氣溫差異明顯,距海遠(yuǎn)近差距較大,加上東西向地勢(shì)呈階梯狀分布,地形地貌多種多樣,囊括了陸地所有的地形類型,因此氣溫和干濕區(qū)域分布復(fù)雜多樣,從而形成了各種類型的氣候。同時(shí)中國還是世界上季風(fēng)氣候最顯著的國家。各種氣候類型尤其是季風(fēng)氣候反映在水汽的時(shí)空分布上也表現(xiàn)出復(fù)雜多樣的特征。除了季風(fēng),中國受厄爾尼諾、拉尼娜等全球性氣候現(xiàn)象的影響也非常顯著,并且旱澇、暴雨和臺(tái)風(fēng)等災(zāi)害天氣頻繁多發(fā),對(duì)人民的生產(chǎn)生活造成了嚴(yán)重危害,而這些天氣現(xiàn)象往往都與水汽的時(shí)空變化密切相關(guān)。因此,系統(tǒng)地、全面地監(jiān)測(cè)并分析中國區(qū)域水汽時(shí)空分布和異常,對(duì)研究中國區(qū)域復(fù)雜的氣候特征、短期天氣預(yù)報(bào)和災(zāi)害預(yù)警具有重要意義。歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心(European Centre for Medium Range Weather Forecast,ECMWF)的再分析產(chǎn)品是綜合考慮大氣背景場(chǎng)、實(shí)測(cè)氣象數(shù)據(jù)及天氣演變過程的流體力學(xué)和熱力學(xué)原理等計(jì)算得到,也是如今大氣科學(xué)研究中一種重要的數(shù)據(jù)源。其水汽產(chǎn)品與無線電探空儀、甚長基線干涉儀、紅外探測(cè)器和微波輻射計(jì)等傳統(tǒng)技術(shù)獲取的水汽相比,空間分辨率更高,時(shí)間分辨率也達(dá)到6小時(shí),足以滿足中長期氣候變化研究的要求,因此也越來越廣泛地應(yīng)用于當(dāng)今水汽的研究中。本文基于其ERA-Interim(ECMWF Reanalysis-Interim)數(shù)據(jù)集提供的整層水汽數(shù)據(jù),采用頻譜分析、線性擬合以及奇異譜分解等方法對(duì)中國區(qū)域近39年來的水汽時(shí)空分布特征進(jìn)行了系統(tǒng)全面的分析,并綜合利用了溫度、降水等氣象氣候數(shù)據(jù)和土壤水、植被覆蓋等生態(tài)指數(shù)細(xì)致深入地研究了水汽時(shí)空分布的影響機(jī)制及其對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。主要研究內(nèi)容和成果有:(1)系統(tǒng)的分析了中國區(qū)域水汽的空間分布特征。中國區(qū)域水汽總體上呈緯度相關(guān)的分布規(guī)律,但區(qū)域分布差異也異常顯著。影響其空間分布的因素復(fù)雜多樣,大體上來說其主要受溫度和地形地貌的影響,同時(shí)也與距海遠(yuǎn)近、季風(fēng)分布等區(qū)域氣候條件密切相關(guān);(2)從長期變化來看,近幾十年來中國大部分地區(qū)的水汽都有增加趨勢(shì),較大的增加趨勢(shì)出現(xiàn)在青藏高原南部、東北部祁連山地區(qū)、阿拉善和河西走廊地區(qū)、云南西南部、山東半島以及臺(tái)灣地區(qū),部分地區(qū)水汽長期變化有減少趨勢(shì),較大的減少趨勢(shì)出現(xiàn)在內(nèi)蒙古高原東部和遼河平原西部、燕山地區(qū)、汾渭平原和長江中、上游部分地區(qū)、閩粵桂丘陵地區(qū)以及新疆中、東部部分地區(qū)。(3)具體研究了典型區(qū)域(藏南高山谷地高原溫帶半干旱氣候)的水汽和降水的長期變化特征,統(tǒng)計(jì)表明該地區(qū)五月份水汽和降水都有增加趨勢(shì);同時(shí)分析了該地區(qū)土壤水和植被覆蓋的變化特征,證實(shí)了它們與降水之間存在滯后相關(guān)性,五月份降水的增加促進(jìn)了六月份土壤水和植被覆蓋的增加。深入研究了該地區(qū)五月份降水增加的影響機(jī)制,證實(shí)了南亞夏季季風(fēng)的爆發(fā)提前是其主要驅(qū)動(dòng)因素,而從根源上來說是由太平洋長期濤動(dòng)上世紀(jì)90年代的相變導(dǎo)致的。(4)采用奇異譜分解的方法分析了中國區(qū)域水汽季節(jié)變化的分布特征。中國幾大氣候區(qū)上空水汽都有顯著的年周期變化和半年周期變化,其中水汽的年變化方面,峰值出現(xiàn)在七月份,振幅有顯著的東西分布差異,較大振幅出現(xiàn)在華北地區(qū)東部,長江中下游地區(qū)和粵桂地區(qū),較小振幅出現(xiàn)在青藏高原中東部地區(qū),年變化的這一區(qū)域分布特征主要是受季風(fēng)作用的影響,季風(fēng)作用較強(qiáng)地區(qū)的水汽年變化較為劇烈。而對(duì)于水汽的半年變化而言,較大振幅出現(xiàn)在東北地區(qū)和華北地區(qū),云南東部半年變化振幅最小;相位方面,東北地區(qū),華北地區(qū)東部和中國西部的大部分地區(qū)(臨近孟加拉灣地區(qū)除外)的半年變化峰值出現(xiàn)在1月份和7月份,谷值出現(xiàn)在4月份和10月份,剩余地區(qū)除了粵桂地區(qū)、臺(tái)灣和海南半年變化峰值在4月份和10月份,谷值在1月份和7月份之外,其他地區(qū)半年變化峰值都在2月份和8月份,谷值在5月份和11月份;半年變化的這一空間分布特征與區(qū)域的季節(jié)變換差異、季風(fēng)作用影響時(shí)間等密不可分。
【學(xué)位授予單位】：武漢大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：P426
【圖文】：

以秦嶺－淮河為界南北又可分為亞熱帶季風(fēng)氣候和溫帶季風(fēng)氣候，最逡逑南部部分地區(qū)為熱帶季風(fēng)氣候，西北地區(qū)為干燥少雨的溫帶大陸性氣候，青藏高逡逑原地區(qū)屬常年低溫的高原高山氣候，整個(gè)中國的氣候區(qū)劃分如圖１．１所示。各種逡逑２逡逑

采用邋ＥＲＡ－Ｉｎｔｅｒｉｍ邋提供的中國區(qū)域（４°Ｎ－５４°Ｎ，７４°Ｅ－１３６°Ｅ）邋１９７９－２０１７邋年逡逑空間分辨率為０．５°ｘ０．５°的整層水汽月均值，并計(jì)算出中國區(qū)域這３９年平均的整逡逑層水汽。中國區(qū)域整層水汽分布如圖３．１所示。逡逑：逡逑３0°ｎ邐３逡逑２５°Ｎ邋￣邐「逡逑ｉ，－－＼邐Ｉ邋１５逡逑２０0Ｎ邋，邋／邋＼邋ｖ邋／？邐［＂逡逑ｆ邋／邋Ｗ邋Ｊ邐：｜＂１０逡逑１０＂，ｒｔ邐—之％邋［；５逡逑５邋Ｎ邐－Ｐ＝＾邋Ｉ￣？邋＼￣１邋ｐ—Ｉｓ邐－ｆ—＾邋ｆ—｜￣ｔ邋｜￣￣？邋ｒ？￣邋Ｗ逡逑７５°Ｅ邋８０°Ｅ邋８５°Ｅ邐９０°Ｅ邐９５°Ｅ邋１００°Ｅ邋１０５°Ｅ邋１１０°Ｅ邋１１５°Ｅ邋１２０°Ｅ邋１２５°Ｅ邋１３０°Ｅ邋１３５°Ｅ逡逑圖３．１中國區(qū)域１９７９－２０１７年平均的整層水汽分布逡逑中國區(qū)域整層水汽３９年平均值從２ｍｍ到４５ｍｍ不等，最大值出現(xiàn)在華南逡逑地區(qū)，約為４４．４ｍｍ，最小值出現(xiàn)在青藏高原地區(qū)，約為２．４ｍｍ。此外，中國區(qū)逡逑域的水汽具有顯著的緯度分布特征。低緯度地區(qū)特別是在熱帶地區(qū)水汽較大，并逡逑且通常隨著緯度的增加水汽也會(huì)降低。這一規(guī)律可能與溫度有關(guān)，下文會(huì)進(jìn)行具逡逑體的驗(yàn)證。除緯度分布特征外

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2718824