青藏高原春季土壤湿度对中国夏季降水的影响

论文摘要

土壤湿度作为水文过程和陆面过程中的重要物理参量,是气候变换的重要影响因子,但现如今青藏高原地区只有十分稀少的地面土壤观测数据可用。目前土壤湿度对夏季降水影响的研究主要集中在我国东部地区,且研究的时间序列也相对较短。本文通过数值模拟和资料诊断方法,分析了5月份高原土壤湿度对中国7月降水的影响。首先,利用19812016年的CRUNCEP资料（0.5°×0.5°）作为大气驱动数据,驱动CLM4.5（Community Land Model version 4.5）模拟了青藏高原地区19812016年的土壤湿度时空变化;将模拟数据与台站观测数据?再分析数据资料（ERA-Interim和GLDAS-CLM）和微波遥感FY-3B/MWRI土壤湿度数据对比验证,表明CLM4.5模拟数据可以合理再现青藏高原地区土壤湿度的空间分布和长期变化趋势;然后通过SVD诊断青藏高原不同层次、不同地区的土壤湿度与中国地区夏季降水的相关关系;最后利用合成等相关方法,分析了高原春末土壤湿度对中国降水影响的物理机制。得到了以下结论:（1）CLM4.5模拟土壤湿度与各个台站观测的时空变化一致,各层土壤湿度的模拟和观测均显著相关,且对浅层的模拟优于深层,但模拟结果比台站观测系统性偏大。模拟与再分析资料和微波遥感资料土壤湿度的空间分布具有一致性,均表现为从青藏高原的西北部向东南部逐渐增加的分布特点,三江源湿地和高原东南部为土壤湿度的高值区,柴达木盆地和新疆塔里木盆地的沙漠地区为低值区,土壤湿度由浅层向深层增加。土壤湿度的长期变化趋势基本表现为“变干—变湿”相间的带状分布,不同层次的土壤湿度变化趋势基本一致。模拟资料也合理地再现了夏季土壤湿度逐月的变化:高原西南地区的土壤湿度明显大范围增加,北部的柴达木盆地的干旱范围也明显的向北收缩,高原南部外围土壤湿度也明显增加CLM4.5模拟土壤湿度比再分析资料和微波遥感资料更加细致的描述了夏季逐月土壤湿度空间分布及其变化特征。（2）青藏高原5月土壤湿度异常的持续时间在2060天不等,表明5月土壤湿度可能会对中国夏季7月的短期气候产生影响。5月份高原不同地区、不同垂直厚度的土壤湿度与东部地区7月降水的相关特征不同:青藏高原中南部和北部表层（010cm）土壤湿度增加时,华南地区降水增加,长江中下游地区降水减少,西部土壤湿度增加时,华南地区降水减少,而长江中下游地区降水增加;高原较深层次（1050cm,50138cm）关键区的土壤湿度增加时,华南地区的夏季降水增加,长江流域降水减少。青藏高原东南部和西部地区土壤湿度与西南和西北东地区降水呈负相关,与西北西地区降水呈正相关;高原北部地区土壤湿度与西南、西北东地区降水呈正相关,与西北西地区降水呈负相关。（3）青藏高原5月关键区土壤湿度对7月东部降水影响的可能机制:青藏高原5月表层东南部、北部土壤偏湿、高原西部土壤偏干,使得高原东南部、北部地表温度偏低、高原西部地表温度偏高,高原东南部、北部潜热通量偏高、高原西部潜热通量偏低,高原东南部、北部感热通量偏低、高原西部感热通量偏高,高原东南部、北部热力作用减弱而西部热力作用增强,较低的温度减少了大气热量的输送,低层大气热量减少。这有利于南亚高压偏强、高压前沿偏东,西太平洋副热带高压强度偏小、位置偏东,我国雨带位置偏东偏北,配合华南、华北地区有水汽的辐合,与上升气流相对应,使华南、华北地区降水偏多,长江中下游流域和东北地区有水汽的辐散,与下沉气流相对应,使长江中下游和东北地区降水偏少,反之亦然。（4）青藏高原5月关键区土壤湿度对7月西部降水影响的可能机制:青藏高原5月表层东南部土壤偏湿（干）、高原北部土壤偏干（湿）,高原东南部地表温度偏低（高）、高原北部地表温度偏高（低）,高原东南部潜热通量偏高（低）、高原北部潜热通量偏低（高）,高原东南部感热通量偏低（高）、高原北部感热通量偏高（低）,高原东南部热力作用减弱（增强）而北部热力作用增强（减弱）,使500hPa形成了“槽-脊-槽”（“脊-槽-脊”）的分布形势,这样的分布配合西北西部地区低层辐合（辐散）、高层辐散（辐合）,与上升气流（下沉气流）相对应,加之有水汽通量的辐合（辐散）,使西北西地区降水偏多（偏少）,西北东和西南地区低层辐散（辐合）、高层辐合（辐散）,与下沉气流（上升气流）相对应,加之有水汽通量的辐散（辐合）,使西北东和西南地区降水偏少（偏多）。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 研究意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 陆面过程模式CLM4.5 的发展
•     1.2.2 土壤湿度对气候变化的影响研究
•   1.3 论文的研究目的及主要内容
•     1.3.1 主要存在的问题
•     1.3.2 研究目的和基本思路
• 第二章 数据和方法
•   2.1 数据资料
•     2.1.1 大气驱动场和地表数据
•     2.1.2 观测资料
•     2.1.3 再分析和遥感反演数据
•   2.2 分析方法
•     2.2.1 模拟资料与站点观测值的对比方法
•     2.2.2 模拟与再分析资料的对比方法
•     2.2.3 滑动自相关
•     2.2.4 奇异值分解法
•     2.2.5 一元线性回归
•     2.2.6 合成分析
• 第三章 CLM4.5 模式对青藏高原土壤湿度的数值模拟及评估
•   3.1 CLM4.5 模拟和再分析土壤湿度与观测值的对比检验
•   3.2 CLM4.5 模拟与再分析土壤湿度的空间分布对比检验
•   3.3 CLM4.5 模拟与遥感反演土壤湿度的对比检验
•   3.4 本章小结
• 第四章 青藏高原春季土壤湿度与中国夏季降水间的时空相关性
•   4.1 青藏高原春季土壤湿度记忆性变化特征研究
•   4.2 青藏高原5月土壤湿度与中国夏季降水间的时空相关特征
•     4.2.1 青藏高原5月份土壤湿度与中国东部 6、7 月份降水间的时空相关特征
•     4.2.2 青藏高原5月份土壤湿度与中国西部 6、7 月份降水间的时空相关特征
•   4.3 本章小结
• 第五章 青藏高原5月土壤湿度对7月降水影响的物理机制分析
•   5.1 青藏高原5月土壤湿度对7月东部降水影响的机制分析
•     5.1.1 影响东部地区的青藏高原5月土壤湿度与热力因素的关系
•     5.1.2 中国东部7月大气环流的特征
•   5.2 青藏高原5月土壤湿度对7月西部降水影响的机制分析
•     5.2.1 影响西部地区的青藏高原5月土壤湿度与热力因素的关系
•     5.2.2 中国西部7月大气环流的特征
•   5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
•   6.1 总结
•   6.2 存在的问题
•   6.3 下一步工作展望
• 参考文献
• 作者在读期间科研成果简介
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 袁源

导师: 巩远发,赖欣

关键词: 模式,土壤湿度,青藏高原,数值模拟,夏季降水

来源: 成都信息工程大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 气象学

单位: 成都信息工程大学

分类号: P461.4

DOI: 10.27716/d.cnki.gcdxx.2019.000108

总页数: 65

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