【摘要】：本文利用1971～2012年青藏高原73個(gè)氣象臺(tái)站的觀測(cè)資料、JRA-55再分析資料和1982～2012年NOAA/AVHRR歸一化差值植被指數(shù)(NDVI),采用經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)分解(EOF)、奇異值分解(SVD)、相關(guān)分析和合成分析等方法,通過(guò)引入年際增量和區(qū)域動(dòng)能收支方程,分析了 1971-2012年高原春季風(fēng)速的年際變化特征及其對(duì)氣候變暖的響應(yīng)。根據(jù)正壓模和斜壓模的分解思想探討了春季高原及其鄰近地區(qū)西風(fēng)帶的時(shí)空變化特征,并揭示了大氣動(dòng)能與青藏高原大氣視熱源垂直結(jié)構(gòu)的耦合關(guān)系。通過(guò)引入集中期和集中度的概念,分析了近40a大風(fēng)日數(shù)在高原風(fēng)季的分布形態(tài)及其環(huán)流背景。最后,探討了高原平均風(fēng)速和大風(fēng)日數(shù)與植被覆蓋的可能聯(lián)系。研究表明,在氣候變暖的背景下高原風(fēng)速呈減弱的趨勢(shì),而隨著變暖趨緩,風(fēng)速的減小也趨于平穩(wěn)。1971～2012年青藏高原的大風(fēng)日數(shù)以-14天/10a的速度在減少,同時(shí)其年較差也在縮小。在近42a高原大風(fēng)集中期呈提前的趨勢(shì),從20世紀(jì)70年代的3月底4月初提前至本世紀(jì)初的2月底3月初,即提前了1個(gè)月。大風(fēng)集中度則有增大的趨勢(shì),并取決于大風(fēng)日數(shù)的多寡。青藏高原及其鄰近地區(qū)的熱力差異及其變化速率的不均衡改變了對(duì)流層大氣的溫、壓梯度,進(jìn)而通過(guò)兩種途徑影響高原風(fēng)速。一方面是近地面層氣壓梯度力的直接作用,另一方面是高層動(dòng)能向低層的輸送(其受垂直速度和風(fēng)垂直切變的制約)。當(dāng)青藏高原、中南半島和印度半島的地面氣溫偏高,北亞和東亞地區(qū)的地面氣溫偏低時(shí),有利于急流偏強(qiáng),高原地面風(fēng)速增大,反之風(fēng)速減小。20世紀(jì)末青藏高原及其周邊地區(qū)的增溫速率表現(xiàn)為北快南慢,高原上的經(jīng)向氣溫差異減小,風(fēng)速趨于減小;21世紀(jì)初高原中部及其南側(cè)地區(qū)以增溫為主,高原東北側(cè)和東亞地區(qū)以降溫為主,經(jīng)向氣溫差異有所增加,高原風(fēng)速的減小也趨于平緩。高原大風(fēng)集中期的早晚受到急流系統(tǒng)經(jīng)向位移的制約,2月～4月西風(fēng)帶偏南時(shí),伴隨著副熱帶地區(qū)氣壓偏低,青藏高原春季大風(fēng)天氣偏多,大風(fēng)集中期偏晚。反之,大風(fēng)天氣偏少,集中期偏早。大風(fēng)集中度的大小則與中亞和高原地區(qū)2～4月副熱帶急流強(qiáng)度有關(guān),2月和4月急流偏弱、3月急流偏強(qiáng)時(shí),大風(fēng)日數(shù)相對(duì)集中在3月,集中度較大。反之,集中度較小。大氣動(dòng)能可以很好地表征對(duì)流層西風(fēng)帶(急流管)的強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)特征,通過(guò)分解大氣動(dòng)能發(fā)現(xiàn),在副熱帶地區(qū),正壓動(dòng)能的中心更靠近海洋,而斜壓動(dòng)能中心更靠近東亞大陸。在急流管入口區(qū)往往有斜壓動(dòng)能向正壓動(dòng)能轉(zhuǎn)換,出口區(qū)則有正壓動(dòng)能向斜壓動(dòng)能轉(zhuǎn)換。西風(fēng)帶的經(jīng)向位移受正壓運(yùn)動(dòng)主導(dǎo),其沿急流管的強(qiáng)度變化則受斜壓運(yùn)動(dòng)主導(dǎo)。青藏高原春季大氣熱源的強(qiáng)度具有年代際特征,它主要通過(guò)影響中低緯度的斜壓流場(chǎng)改變大氣斜壓性。高原大氣熱源偏強(qiáng)會(huì)使東亞地區(qū)大氣動(dòng)能增大,南亞地區(qū)的大氣動(dòng)能減小,副熱帶西風(fēng)帶位置偏北。青藏高原大氣熱源的厚度具有明顯的年際波動(dòng),它主要對(duì)中高緯度地區(qū)的大氣斜壓性(特別是高層風(fēng)切變)產(chǎn)生影響。高原熱源厚度偏小有利于東亞副熱帶急流增強(qiáng)、溫帶急流減弱。此外,青藏高原上游的西風(fēng)平均流增強(qiáng)有利于將大氣中的熱量輸送至下游,從而在一定程度上改變高原地區(qū)大氣視熱源的垂直結(jié)構(gòu),而高原大氣熱源又會(huì)通過(guò)正壓運(yùn)動(dòng)和斜壓運(yùn)動(dòng)的相互作用調(diào)整下游地區(qū)的大氣動(dòng)能構(gòu)成。在青藏高原大部分地區(qū),平均風(fēng)速越大、植被的分布越稀疏。多地的植被覆蓋度在20世紀(jì)90年代中期經(jīng)歷了由增大向減小的轉(zhuǎn)變,而年最大植被覆蓋度是增大的,青藏高原沙漠化程度在減輕。在水熱條件相對(duì)惡化的高原西南部,風(fēng)速是影響植被覆蓋度的主要?dú)夂蛞蜃�。在四川西北�?青藏高原大風(fēng)集中期延后時(shí),大風(fēng)日數(shù)顯著增多,春、秋季的植被覆蓋度減小。在唐古拉山口一帶,大風(fēng)集中度偏大時(shí),大風(fēng)天氣在年內(nèi)分布的不均性增強(qiáng),春、夏季的植被覆蓋度增大,秋、冬季植被覆蓋度減小。平均風(fēng)速與大風(fēng)日數(shù)的快速增大(多)會(huì)使植被覆蓋度的變化趨于緩慢,植被覆蓋度的快速增大則使平均風(fēng)速和大風(fēng)日數(shù)的變化更加劇烈,二者之間以風(fēng)對(duì)植被的抑制作用占主導(dǎo)。揭示青藏高原的風(fēng)速和大風(fēng)的區(qū)域分布特點(diǎn)、變化規(guī)律、形成機(jī)理及其與植被的聯(lián)系,為高原沙漠化的防治提供一定的科學(xué)依據(jù),對(duì)于防災(zāi)減災(zāi)、合理利用氣候資源、改善生態(tài)環(huán)境有深遠(yuǎn)意義。分析副熱帶西風(fēng)的動(dòng)力、熱力結(jié)構(gòu)及其與青藏高原熱源垂直分布的耦合關(guān)系,對(duì)了解東亞地區(qū)大氣環(huán)流的季節(jié)轉(zhuǎn)型和區(qū)域氣候變化也是十分有益的。
【學(xué)位授予單位】：南京信息工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：P425;P433
【圖文】：

場(chǎng)資料計(jì)算出全風(fēng)速，再處理為月平均和年平均風(fēng)速，利用雙線(xiàn)性插值統(tǒng)一為ｐｘｌ。的逡逑分辨率。逡逑通過(guò)對(duì)比各月高原區(qū)域（２６°－４０0Ｎ，７７0－１０３°Ｅ）平均風(fēng)速的大小（圖２．２ａ）可以看逡逑至ｌｊ，ＮＣＥＰ／ＮＣＡＲ資料的風(fēng)速值比觀測(cè)值偏大近１倍，ＮＣＥＰ／ＤＯＥ資料則比觀測(cè)值偏大逡逑近２倍，ＥＲＡ－Ｉｎｔｅｒｉｍ和ＪＲＡ－５５的風(fēng)速值也比觀測(cè)值略大但數(shù)值更為接近。從年變化來(lái)逡逑看，４種再分析資料都能反映出３月風(fēng)速最大的特點(diǎn)，但是ＮＣＥＰ／ＮＣＡＲ資料的冬、春逡逑季各月風(fēng)速值按大小排序依次為３、２、１、４、１２、５月，ＮＣＥＰ／ＤＯＥ資料在冬、春季的逡逑排序依次為３、５、４、２、１、１２月，ＥＲＡ－Ｉｎｔｅｒｉｍ風(fēng)速在冬、春季排序?yàn)椋场ⅲ�、４、１、逡逑５、１２月，與觀測(cè)資料相比，ＮＣＥＰ／ＮＣＡＲ和ＥＲＡ－Ｉｎｔｅｒｉｍ資料的４、５月的風(fēng)速均被削逡逑弱了，ＮＣＥＰ／ＤＯＥ資料的５月和夏季各月的風(fēng)速則被擴(kuò)大丫，而ＪＲＡ－５５各月地面風(fēng)速逡逑大小在冬、春季的排序則與觀測(cè)資料一致。但是

料中ＪＲＡ－５５風(fēng)速的變化與高原地區(qū)觀測(cè)值最接近。逡逑將４套再分析資料的年平均風(fēng)速插值到青藏高原的７３個(gè)站上，從其空間分布上看逡逑（圖２．３），邋ＮＣＥＰ／ＮＣＡＲ資料在青藏高原大部分地區(qū)風(fēng)速值偏大超過(guò)２ｍ／ｓ，在東部地區(qū)逡逑偏大超過(guò)３ｍ／ｓ，其中局部地區(qū)偏大超過(guò)４ｍ／ｓ；邋ＮＣＥＰ／ＤＯＥ資料在大部分地區(qū)風(fēng)速值偏逡逑大超過(guò)４ｍ／ｓ，在青海東部和西藏南部偏大超過(guò)５ｍ／ｓ；邋ＥＲＡ－Ｉｎｔｅｒｉｍ和ＪＲＡ－５５的風(fēng)速值逡逑也比觀測(cè)資料偏大，但是大部分地區(qū)偏大不超過(guò)ｌｍ／ｓ。逡逑：．。媂邐栽逡逑。。。，：。。。。。。。。。／邋．邋？邋．邋，邐逡逑２６Ｎ－邐邐，邐＾＾邐２６Ｎ－＿邐邐邐邐邐邐邐邋Ｌ－邐邋？邋３邋ｔｏ邋４逡逑８０Ｅ邐８４Ｅ邐８８Ｅ邐９２Ｅ邐９６Ｅ邐１００Ｅ邐１０４Ｅ邐８０Ｅ邐８４Ｅ邐８８Ｅ邐９２Ｅ邐９６Ｅ邐１００Ｅ邐１０４Ｅ邐？邐２邋ｔ0邋ｂ逡逑３，＿ｃｅｐ＾５＾－－｜邋３８Ｎ—：。二逡逑３４Ｎ邐？邐

具體過(guò)程如下，以ｉ站為中心，球冠區(qū)面積為Ｓ0，球冠區(qū)上中國(guó)陸地面積為Ｄ，，屬逡逑于該網(wǎng)站的站數(shù)為ｍｉ，站域面積ｄｊｚＤ／ｉｎｉ，本文�。模椋剑担狻＝�(jīng)過(guò)驗(yàn)證，�。担猓剑常担�0４ｋｍ２逡逑時(shí)，球冠區(qū)中心到邊界的距離Ｐ＝0．９５°邋（圖２．５ａ），這一方案使得高原上占總數(shù)約１／３的逡逑站點(diǎn)得到了訂正。圖２．５ｂ和２．５ｃ分別給出了高原上相應(yīng)的ｉｎ，和ｄ，的空間分布。逡逑１３逡逑

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本文編號(hào)：2759198