基于比湿订正拉格朗日模型的新疆短时强降水水汽来源分析

论文摘要

本文基于中国地面气象站逐小时观测资料、GDAS气象数据及2016-2017年NCEP/NCAR再分析资料,利用拉格朗日后向轨迹模型,结合比湿变化对新疆短时强降水的时空分布特征进行研究、对水汽来源后向轨迹进行订正以及对各气象要素的变化进行研究分析。结果表明:（1）新疆各区域夏季小时降水量和短时强降水量值均最大。除准噶尔盆地小时降水量峰值时段集中在春季,哈密—吐鲁番荒漠自然区的短时强降水量峰值时段集中在秋季,其余区域的小时降水量和短时强降水量均集中在夏季。（2）新疆小时降水和短时强降水日变化特征各区域和各季节均有差异。各分区来看,阿尔泰—塔城森林草原自然区降水量均最大,哈密—吐鲁番荒漠自然区降水量均最小,从各季节来看,新疆5个区夏季降水量均最大。春季除中天山自然区以外,夏季除哈密—吐鲁番荒漠自然区以外,秋季除阿尔泰—塔城森林草原自然区和哈密—吐鲁番荒漠自然区以外,其他区域小时降水主要集中在上午,冬季阿尔泰—塔城森林草原自然区和塔里木盆地小时降水在各个时段均匀分布。阿尔泰—塔城森林草原自然区春季、夏季和全年短时强降水主要集中在后半夜,秋季集中在前半夜,中天山自然区和哈密—吐鲁番荒漠自然区夏季和全年短时强降水分别集中在下午和前半夜,塔里木盆地和准噶尔盆地春季、夏季、秋季和全年短时强降水主要集中在上午。（3）新疆春季、夏季和秋季小时降水量最大值出现在后半夜,春季和夏季均分布在塔里木盆地北部,秋季分布在准噶尔盆地西部和塔里木盆地东部,冬季白天和夜晚降水量均较小。新疆春季、夏季和秋季短时强降水量最大值主要出现在上午,春季和夏季分布在塔里木盆地的南部和西部,秋季分布在准噶尔盆地的南部。新疆春季、秋季、冬季和全年降水频次空间变化特征表现出由北向南逐渐递减的趋势,夏季表现出由西北向东南逐渐递减的趋势。新疆夏季降水频次最大,冬季降水频次最小。春季和夏季降水发生频次高值区主要分布在准噶尔盆地和中天山自然区,低值区分别分布在塔里木盆地和哈密—吐鲁番荒漠自然区西部,秋季和冬季降水发生频次高值区主要分布在阿尔泰—塔城自然区,低值区分别分布在塔里木盆地的中部和南部。（4）新疆短时强降水的水汽主要来源于里海、黑海、地中海、大西洋、北冰洋和附近的内陆地区,新疆常年受西风影响,其中偏南西风影响较大。阿尔泰-塔城森林草原自然区和准噶尔盆地荒漠自然区水汽路径总体偏北,伊犁—巴音布鲁克（中天山）自然区和哈密—吐鲁番荒漠自然区受陆地水汽源的影响更大,而塔里木盆地极端干旱荒漠自然区水汽路径总体偏南。聚类分析结果为阿尔泰—塔城森林草原自然区的水汽来自于欧洲,准噶尔盆地的水汽主要来自中亚、里海和蒙古高原,塔里木盆地水汽主要来自塔里木盆地、西亚、中亚和黑海;经过比湿判断水汽补给情况后,气团回溯路径普遍变短,水汽主要来自中亚、黑海、里海和附近的陆地。调整后的订正方法对不同的阈值不是很敏感,轨迹追踪到的水汽源地的水汽输送与起始高度有关,高层大气的水汽输送比低层大气的水汽输送更加流畅。（5）新疆各地区197次降水过程的水汽来源并不相同,水汽主要来源于内陆,其次是来源于西风水汽和西北水汽。不同水汽源地各气象要素在回溯过程中变化不同,云底高度在回溯过程中总体呈现增加趋势,气压总体呈现递减趋势,相对湿度在回溯72小时之前,总体特征比较平缓,比湿总体呈现递减趋势;经过比湿判断水汽补给情况后,由主要水汽源地的水汽传输到降水地平均需要3.5 d左右,季节上表现为夏季的水汽源地最近,秋季的水汽源地较远,区域上表现为阿尔泰—塔城森林草原自然区水汽源地最远,哈密—吐鲁番荒漠自然区水汽源地最近。新疆各起始高度上的降水主要受偏北和偏南的西向气流影响,且从对水汽的贡献来看,偏北的西向气流大于偏南的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
•   1.1 选题背景与研究意义
•   1.2 国内外研究进展
•     1.2.1 拉格朗日模型常态研究
•     1.2.2 拉格朗日模型典型事件研究
•     1.2.3 新疆强降水研究进展
•   1.3 研究内容与技术路线
•     1.3.1 研究内容
•     1.3.2 技术路线
• 2 研究区概况与研究资料
•   2.1 研究区概况
•     2.1.1 地理位置
•     2.1.2 地貌特征
•     2.1.3 气候特征
•     2.1.4 水文特征
•     2.1.5 其他
•   2.2 研究资料
•     2.2.1 降水资料
•     2.2.2 水汽来源资料
•     2.2.3 高空大气资料
•   2.3 研究方法
•     2.3.1 降水等级划分方法
•     2.3.2 拉格朗日轨迹追踪模型
•     2.3.3 大气水汽通量的计算
•     2.3.4 水汽输送贡献率的计算
•     2.3.5 水汽源地与采样点距离计算
• 3 新疆短时强降水的时空变化特征
•   3.1 新疆短时强降水的时间变化
•     3.1.1 小时变化特征
•     3.1.2 日变化特征
•   3.2 新疆短时强降水的空间变化
•     3.2.1 日变化特征
•     3.2.2 降水频次变化特征
•   3.3 小结
• 4 新疆水汽来源后向轨迹的空间分布
•   4.1 水汽通量场和风场对水汽来源的指示
•   4.2 拉格朗日模型对新疆水汽来源的指示
•     4.2.1 新疆水汽来源后向轨迹空间分布
•     4.2.2 利用比湿订正后的水汽来源后向轨迹空间分布
•   4.3 小结
• 5 新疆短时强降水回溯源地各要素变化
•   5.1 回溯源地各气象要素的变化特征
•   5.2 新疆短时强降水回溯源地时间、距离和方向
•     5.2.1 不同量级的降水过程后向轨迹的回溯时间
•     5.2.2 不同区域和研究时段回溯源地和站点的距离
•     5.2.3 不同方向水汽源地的降水频次分布情况
•   5.3 小结
• 6 结论与展望
•   6.1 结论
•   6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 张亚宁

导师: 张明军

关键词: 短时强降水,轨迹模型,水汽来源,新疆

来源: 西北师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 气象学

单位: 西北师范大学

分类号: P426.6

总页数: 71

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