西安地区一次强降水的资料同化及下垫面影响研究

论文摘要

城市化对区域气候、局地天气可能产生一定的影响。为探讨城市化对西安气候的影响以及城市下垫面在西安地区降水中的作用,本文首先对西安地区温度和降水进行统计分析,随后针对一次强降水个例进行雷达资料同化,最后通过有无城市下垫面数值试验来探讨下垫面在此次降水过程中的作用。主要结果如下:首先,为了具体量化城市化对西安地区气候影响,本文选取1961-2008年7-8月城市站（西安）和郊区站（武功）的观测资料以及同期西安地区格点资料进行统计,并通过Mann-Kendall突变检验和滑动t检验发现,西安地区7-8月平均降水在1980-2008年间有增加趋势但不显著,西安站降水频次小于武功站,但强降水发生概率偏大,尤其是进入1980年代后,极端降水出现次数增多。西安地区近50年夏季气温存在两次突变,呈现“负-正-负”的趋势。不论哪个阶段,西安站的气温均高于区域平均气温和郊区气温,并且城市温度日较差减小程度最大。其次,以2015年8月3日发生在西安地区一次暴雨为例,借助WRF三维变分同化系统同化西安站多普勒雷达反射率和径向风观测。循环同化雷达资料能够改善风场和水汽场,也间接对温度场做出调整,使得降水的落区、强度预报有显著改善,其中10-25 mm降水的TS、ETS评分较未同化时分别提高0.188、0.187,达到提升降水预报准确度的目的。最后,为研究城市下垫面在此次强降水过程中的作用,使用资料同化后的分析场作为敏感试验的初始场,对比有和无城市下垫面（分别简称CITY与NoCITY试验）时模拟的温度场、风场、水汽场的差异以及不同下垫面对降水预报的影响。相较NoCITY试验,CITY试验模拟的城区2 m气温增加1-3oC,对应区域平均对流有效位能增大而对流抑制减小,且假相当位温的垂直梯度也更为密集。城市下垫面存在时模拟的城区低层风速较小,但低层辐合变大、垂直运动增强。CITY试验模拟的700-300 hPa的水汽混合比、云水混合比增加,且城区上空水汽辐合增大。总之,城市下垫面的存在增强了城区降水,在更换为农田下垫面后,雨带将向下风向（西安南方）漂移。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 选题背景和意义
•   1.2 国内外研究进展
•     1.2.1 城市化影响研究
•     1.2.2 资料同化研究
•   1.3 问题的提出
•   1.4 章节内容安排
• 第二章 资料和方法
•   2.1 资料介绍
•   2.2 WRF及3DVar同化系统
•   2.3 分析方法
•     2.3.1 Mann-Kendall突变检验
•     2.3.2 TS、ETS评分
•     2.3.3 稳定度参数
• 第三章 西安地区城市化对气温和降水影响分析
•   3.1 引言
•   3.2 结果与分析
•     3.2.1 气温变化
•     3.2.2 降水变化
•   3.3 本章小结
• 第四章 循环同化对西安一次暴雨初始场的调整及预报
•   4.1 试验设计
•     4.1.1 强降水个例
•     4.1.2 试验方案
•     4.1.3 参数化方案
•     4.1.4 同化方案
•   4.2 雷达资料同化结果
•     4.2.1 雷达反射率
•     4.2.2 降水TS、ETS评分
•   4.3 同化雷达对初始场的调整
•     4.3.1 风场的调整
•     4.3.2 水汽场的调整
•     4.3.3 温度场的调整
•   4.4 本章小结
• 第五章 城市下垫面对西安地区一次强降水的影响模拟
•   5.1 试验设计
•     5.1.1 预报试验
•     5.1.2 敏感试验
•   5.2 敏感性试验结果
•     5.2.1 热力作用差异
•     5.2.2 风场差异
•     5.2.3 水汽差异
•   5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
•   6.1 总结
•   6.2 论文创新点
•   6.3 不足与展望
• 参考文献
• 在学期间的研究成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 周林帆

导师: 张述文

关键词: 城市下垫面,暴雨,资料同化,多普勒雷达

来源: 兰州大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 气象学,气象学

单位: 兰州大学

分类号: P426.6;P463.3

总页数: 58

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