【摘要】：副熱帶高空西風(fēng)急流作為北半球的二個主要環(huán)流因子,其位置及強度的變化會對沙塵暴的發(fā)生頻次產(chǎn)生重要影響。近些年來,隨著對沙塵暴天氣研究的不斷深入,高空急流的作用逐漸受到重視。本文分析了春季中國上空副熱帶西風(fēng)急流的演變特征及其與同期我國北方沙區(qū)上空風(fēng)場、近地面風(fēng)之間的關(guān)系,進而對中國北方沙塵暴天氣發(fā)生頻次的影響,提出了一種從風(fēng)動力學(xué)角度來解釋中國北方春季沙塵暴成因的途徑。首先,本文利用歐洲中期天氣預(yù)報中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts, ECMWF)提供的ERA-Interim全球大氣再分析資料,采用多年候平均的方法對我國上空副熱帶西風(fēng)急流各特征參數(shù)的變化特征進行了分析。從年內(nèi)變化來看,位于中國上空的副熱帶西風(fēng)急流軸緯度、急流中心經(jīng)度以及表征副熱帶急流區(qū)域性強弱特征的急流相對強度都呈現(xiàn)出規(guī)律性的變化,其演變特征可以總結(jié)為：在一年之中副熱帶西風(fēng)急流軸緯度大致經(jīng)歷了3個階段的變化,即隆冬至初春的位置穩(wěn)定階段、春季至盛夏的北進階段以及夏末至初冬的南撤階段；急流中心在冬季位于西太平洋上空,之后受高原熱源加熱作用的影響,其位置迅速西移,八月初到達一年之中最西位置,此后隨著太陽輻射強度的減弱,急流中心又向東移至冬半年平均位置；急流相對強度在一年內(nèi)的變化呈余弦分布,其中在2月初達到最大,7月末最小。而從年際變化情況來看,1980-2012年共33年間我國上空副熱帶西風(fēng)急流軸的位置在冬、春、夏季均出現(xiàn)向北移動的趨勢,而秋季基本保持穩(wěn)定；急流中心的位置在冬季除了個別年份外均位于最東經(jīng)度,在春季有所東移,而在夏季和秋季則有明顯向西移動的趨勢；急流相對強度在冬季和春季都有所增強,夏季則有減弱的趨勢,而秋季基本上保持不變。其次,通過對近幾十年我國春季沙塵暴發(fā)生次數(shù)以及各站點月平均風(fēng)速的統(tǒng)計,并計算了同期中國上空副熱帶西風(fēng)急流的相對強度,發(fā)現(xiàn)它們之間存在顯著的相關(guān)關(guān)系：從總體上看,我國春季沙塵暴發(fā)生總站日數(shù)與同期中國上空副熱帶西風(fēng)急流相對強度呈顯著負相關(guān)關(guān)系；而沙塵源地近地面的風(fēng)速與副熱帶急流相對強度之間也呈顯著負相關(guān)。從站點的角度來看,春季西北大部分地區(qū)站點的沙塵暴發(fā)生次數(shù)與中國上空副熱帶西風(fēng)急流相對強度為負相關(guān)關(guān)系；而在北方大部分地區(qū)站點的月平均風(fēng)速與我國上空副熱帶西風(fēng)急流相對強度也呈負相關(guān)的關(guān)系。因此,春季我國上空副熱帶西風(fēng)急流與沙塵暴發(fā)生頻次之間的關(guān)系我們可以理解為：當(dāng)我國上空副熱帶西風(fēng)急流相對強度增強(減弱)時,使得位于急流北側(cè)沙塵源地上空的風(fēng)速減弱(增強),進而導(dǎo)致我國北方沙塵物質(zhì)豐富的地區(qū)近地面風(fēng)速減小(增大),最終影響我國沙塵暴發(fā)生頻次較高的南疆西部地區(qū)、和田地區(qū)和內(nèi)蒙古阿拉善地區(qū)沙塵暴發(fā)生次數(shù)減少(增多)。最后,采用合成分析的方法,比較沙塵暴多發(fā)年和少發(fā)年春季東亞副熱帶地區(qū)高空西風(fēng)急流以及中低空位勢高度場、風(fēng)場的差異,得出：春季沙塵暴多發(fā)年,東亞副熱帶西風(fēng)急流強度有所減弱,而在哈薩克斯坦東部、蒙古、內(nèi)蒙古大部分地區(qū)以及南疆地區(qū)等沙塵源地,200hPa緯向風(fēng)速增大；500、850hPa風(fēng)速、位勢高度差值場的分布都有利于中國沙塵源地近地面風(fēng)速增大。在中國沙塵源地,高層緯向風(fēng)速增大,使得動量有效下傳到近地面,引起地面大風(fēng),從而容易產(chǎn)生沙塵暴。綜上所述,東亞副熱帶西風(fēng)急流通過影響我國沙區(qū)上空西風(fēng)的強度而間接影響近地面風(fēng)場的變化,進而導(dǎo)致中國北方沙塵暴發(fā)生頻次的變化。由此揭示了造成我國北方沙塵暴發(fā)生頻次變化的另一種遙相關(guān)機制。
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：P442;P425.55
【圖文】：

從上面的分析中我們定性地了解了東亞副熱帶西風(fēng)急流在各個季節(jié)么間的逡逑演變特征，下面我們從表征東亞副熱帶西風(fēng)急流特征的Ｈ個參數(shù)的多年候平均來逡逑定量地分析討論急流在一年之內(nèi)的演變特征。其中急流軸的多年平均韓度位置逡逑來分析副熱帶西風(fēng)急流的南北向移動；Ｗ急流中屯、多年平均的經(jīng)度位置來分析急逡逑流在東西方向的振蕩；急流的相對強度來分析所研究的范圍內(nèi)急流的強弱程逡逑度。從急流軸平均韓度的逐候變化（圖３－２）中我們可Ｗ看出，就近巧年的平均逡逑結(jié)度位置而言，我國上空副熱帶西風(fēng)急流軸的平均諱度位置除了在隆冬至初春這逡逑一時期比較穩(wěn)定外，其他時期都處于不斷變化的狀態(tài)，３月初至８月初副熱帶西逡逑風(fēng)急流軸向北移動，８月初至１２月急流軸又開始向南回撤。總體上看，急流軸逡逑在一年之中的變化大致分為３個階段，即穩(wěn)定階段（隆冬－初春）、北進階段（春逡逑季－盛夏）和南撤階段（夏末－初冬）１５８＾其中，隆冬－初春，中國上空副熱帶西風(fēng)逡逑急流軸線的位置基本上都保持在２９°Ｎ左右。３月初入春后，隨著太陽轄射加熱逡逑作用加強，熱赤道向北移動，使得高原大地形的加熱作用增強，由冬季的冷源開逡逑始轉(zhuǎn)為熱源，從而使高原與其南側(cè)地區(qū)的經(jīng)向溫度梯度符號相反，進而使位于高逡逑原南側(cè)的副熱帶西風(fēng)急流減弱北進，急流軸在向北移動的過程中，起初北進速度逡逑

蘭州大學(xué)碩±研究生學(xué)位論文邐春季東亞副熱帶西風(fēng)急流的變化特征及其與中國沙塵天氣的關(guān)系逡逑與內(nèi)蒙古高原等地區(qū)的沙漠或者沙地，在有利的冷空氣天氣過程配合下，極易引逡逑發(fā)沙塵天氣。王式功等指出，我國的沙塵天氣多發(fā)區(qū)主要集中在南疆盆地和逡逑河西地區(qū)，Ｗ及與北方地區(qū)的沙漠、沙地相郵鄰的干旱半干旱，甚至是極干旱的逡逑區(qū)域內(nèi)。劉景濤等ｔｗ的研究指出，由于內(nèi)蒙古朱日和地區(qū)Ｗ及華北北部地區(qū)的逡逑地理位置較為特殊，這些地區(qū)會經(jīng)常受來自西路或者西北路強冷空氣的侵襲，這逡逑使得鄂爾多斯高原、阿拉善高原的額濟納旗Ｗ及華北北部地區(qū)極易引發(fā)沙塵暴天逡逑氣，特別是強或特強沙塵暴的發(fā)生頻次較高。圖４－３中思示了春季我國各氣象臺逡逑站近巧年累計發(fā)生沙塵暴的日數(shù)，可Ｗ看出西北大部分地區(qū)Ｌ義及內(nèi)蒙古中部和逡逑西部等沙塵物質(zhì)較為豐富的地區(qū)沙塵暴的發(fā)生較為頻繁，尤其在新疆南疆地區(qū)、逡逑阿克蘇地區(qū)、哈密地區(qū)，青海的西北部，甘肅民勤周邊化及內(nèi)蒙古阿拉善、錫林逡逑郭勒地區(qū)較為嚴重，每年春季平均發(fā)生沙塵暴３－１２．６次，由于這些地區(qū)基本上為逡逑沙塵源地，可為沙塵天氣的爆發(fā)提供必不可少的沙塵物質(zhì)。逡逑

為了進一步說明送一關(guān)系，下面我們計算了各氣象站點與沙塵暴發(fā)生頻次有逡逑直接關(guān)系的月平均風(fēng)速與急流相對強度的相關(guān)性。從春季各站月平均風(fēng)速與副熱逡逑帶西風(fēng)急流相對強度的相關(guān)性分布圖（圖４－６）中我們可Ｗ看出，副熱帶西風(fēng)急逡逑流相對強度與我國北方大部分地區(qū)的月平均風(fēng)速呈負相關(guān)的關(guān)系，其中在新疆大逡逑部分地區(qū)、青海柴達木盆地及玉樹地區(qū)、甘肅民勤、內(nèi)蒙古大部１＾１及東北北部部逡逑分地區(qū)，兩者的相關(guān)性通過了邋９５％的信度檢驗，尤其在新疆的南疆西部、北疆和逡逑東疆、青海柴達木盆地、甘肅民勤、內(nèi)蒙古阿拉善和錫林郭勒這些沙塵物質(zhì)極為逡逑豐富的地區(qū)，兩者的相關(guān)性通過了邋９９％的信度檢驗，因此當(dāng)春季我國范圍內(nèi)副熱逡逑３２逡逑

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本文編號：2774194