【摘要】：北極氣候系統(tǒng)在20世紀(jì)90年代以來(lái)經(jīng)歷了快速變化。大氣邊界層在地表與大氣的相互作用中扮演著重要角色,對(duì)氣候系統(tǒng)的演變產(chǎn)生著重要影響。本文首先對(duì)幾種常用的計(jì)算大氣邊界層高度的方法進(jìn)行了評(píng)估,將總體理查森數(shù)法定為最優(yōu)方案,隨后對(duì)ERA-Interim再分析資料進(jìn)行了檢驗(yàn)。使用ERA-Interim再分析資料,采用總體理查森數(shù)法,本文計(jì)算了 1979至2014年北極大氣邊界層高度的氣候平均場(chǎng),并對(duì)北極地區(qū)大氣邊界層高度的氣候特征進(jìn)行了分析。結(jié)果表明,不同下墊面處的氣候平均的邊界層高度呈現(xiàn)出顯著不同的季節(jié)變化。平均而言,當(dāng)下墊面為海洋時(shí),邊界層在冬季比夏季高;下墊面為陸地時(shí),邊界層在夏季比冬季高;在海冰覆蓋區(qū)域,邊界層高度的季節(jié)變化不顯著。然而,即使位于同一下墊面,包含日變化在內(nèi)的邊界層高度的離散度仍然較大,具有較大的不確定性,尤其體現(xiàn)在邊界層高度的氣候平均值較大的季節(jié)。隨后在診斷影響大氣邊界層高度季節(jié)變化的兩個(gè)物理因子(熱力和動(dòng)力因子)的相對(duì)貢獻(xiàn)后發(fā)現(xiàn),熱力因子對(duì)邊界層高度的季節(jié)變化具有主要貢獻(xiàn)。通過(guò)逐項(xiàng)分析北極地區(qū)地表能量平衡的氣候特征,本文進(jìn)一步解釋了北極大氣邊界層高度季節(jié)變化的原因。研究表明,北極地區(qū)地表的能量平衡與大氣邊界層高度具有很好的相關(guān)關(guān)系,其中地表潛熱通量與邊界層高度的相關(guān)最顯著,可作為北極大氣邊界層高度的預(yù)測(cè)因子之一。
【學(xué)位授予單位】：南京信息工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：P422.4;P421.3
【圖文】：

南京信息工程大學(xué)碩士學(xué)位論文討論輻射通量（長(zhǎng)波、短波輻射）和湍流熱通量（感熱、度的關(guān)系。逡逑ＯＳＥ探空資料逡逑８月３０日至１０月１０日期間，國(guó)際北極觀測(cè)合作研究統(tǒng)實(shí)驗(yàn)（ＡＲＣＲＯＳＥ）在北極地區(qū)的楚科奇海域開展�？茖W(xué)xO究獲取最新的高分辨率的大氣探空資料，為進(jìn)程，揭示北極對(duì)中緯度極端天氣的影響，改善天氣預(yù)再分析資料等提供支撐。逡逑１４０＊Ｅ邐１５０＊Ｅ邐１６０＾Ｅ邐１７０＊Ｅ邐ｔＢＯ＊邐１７０＊Ｗ邐ＩＳｔＴＷ邐１５０＊Ｗ逡逑

探空資料２０１４年９月６日至９月２４日期間的３小時(shí)一次的位于楚科奇海的定逡逑點(diǎn)觀測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)以上五種計(jì)算方法進(jìn)行了比較。逡逑如圖２所示，時(shí)間軸表示２０１４年９月６日至９月２４日，每?jī)蓚�(gè)主刻度之逡逑間的時(shí)間間隔為一天。由圖可知，用Ｒｉ法（此時(shí)設(shè)置臨界Ｒｉ數(shù)為０．２５，忽略逡逑地表摩擦項(xiàng)）計(jì)算的邊界層高度（藍(lán)色實(shí)線）與ＥＩ的計(jì)算結(jié)果（紅色實(shí)線）較逡逑為接近，尤其在２０１４年９月１１日至９月１９日期間，盡管這兩種定義邊界層高逡逑度的方法在原理上并不相同。因此，我們猜測(cè)，總體理查森數(shù)在很大程度上受逡逑垂直溫度廓線的影響。但是需指出的是，高層逆溫ＥＩ并不是時(shí)時(shí)刻刻都會(huì)出現(xiàn)，逡逑而表層逆溫ＳＢＩ邋（紅色星號(hào)）在此期間只是零星地出現(xiàn)在某幾個(gè)時(shí)刻（圖２），逡逑所以用ＥＩ和ＳＢＩ兩種方法計(jì)算邊界層高度存在固有的缺陷，必須與其他方法混逡逑合使用。隨后，我們進(jìn)一步量化了在此期間分別用五種方法計(jì)算得到的平均邊逡逑１０逡逑

界理查森數(shù)Ｒｉｅ的選取進(jìn)行了如下測(cè)試。由于在ＡＲＣＲＯＳＥ探空資料中地表摩逡逑擦變量未知，所以暫不考慮地表摩擦效應(yīng)。本文共考查了五個(gè)不同的Ｒｉｄｉ：０．２、逡逑０．２５、０．３、０．５和０．９９，分別應(yīng)用于Ｒｉ方法計(jì)算邊界層高度。如圖３所示，用逡逑前三個(gè)Ｒｉｅ值計(jì)算的邊界層高度在整個(gè)時(shí)間段內(nèi)比較接近，正如這三個(gè)Ｒｉ。值本＿逡逑身相對(duì)于后兩個(gè)值更為接近一樣。在大多數(shù)情況下，灰色填色部分（Ｒｉｃ在０．２逡逑與０．３之間）所顯示的兩個(gè)臨界值所控制的邊界層高度的差異較小。最大的高度逡逑差約為１５０邋ｍ，這個(gè)數(shù)值約為Ｒｉ。等于０．２５時(shí)的邊界層高度平均值的３０％，并逡逑小于所有五種臨界值下計(jì)算得到的邊界層高度的標(biāo)準(zhǔn)差（見(jiàn)表４）。前人的許多逡逑研究工作將邋Ｒｉ。值設(shè)置為邋０．２５邋（例如，Ｓｔｕｌｌ，邋１９８８；邋Ｖｏｇｅｌｅｚａｎｇ邋＆邋Ｈｏｌｔｓｌａｇ，邋１９９６；逡逑Ｚｉｌｉｔｉｎｋｅｖｉｃｈ邋＆：邋Ｂａｋｌａｎｏｖ，邋２００２；邋Ｓｅｉｄｅｌ邋ｅｔ邋ａｌ．，邋２０１２）。并且當(dāng)邋Ｒｉｃ邋等于邋０．２５邋時(shí)，平逡逑均邊界層高度與Ｅｌ的計(jì)算結(jié)果更接近（見(jiàn)表２和表１），這進(jìn)一步為我們的選擇逡逑提供了依據(jù)。因此，本研究亦選�。埃玻底鳛榕R界理查森數(shù)

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 Jiannong Quan;Yang Gao;Qiang Zhang;Xuexi Tie;Junji Cao;Suqin Han;Junwang Meng;Pengfei Chen;Delong Zhao;;Evolution of planetary boundary layer under different weather conditions,and its impact on aerosol concentrations[J];Particuology;2013年01期

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1 程剛;北極地區(qū)大氣邊界層特征觀測(cè)資料分析[D];南京信息工程大學(xué);2011年

本文編號(hào)：2796056