青藏高原地表能量平衡及其对大气边界层影响研究

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文章利用NCEP/NCAR提供的FNL(Final Operational Global Analysis)资料、NCEP/DOE(NCEP2)资料、GPCP(Global Precipitation Climatology Project)降水资料以及台站观测资料等数据,首先利用观测资料检验了再分析资料在青藏高原地区的可用性;随后分析了高原大气边界层高度及感热通量、潜热通量的分布、变化特征和变化趋势;利用滑动t检验进行突变检验;通过相关分析和SVD分析等统计方法,了解高原大气边界层高度和地表能量输送的相互联系;利用相关系数检验找寻影响高原地区边界层高度和地表能量输送的影响因子;通过对环流形势等的分析,初步探讨了地表能量输送对大气边界层高度的影响机理。主要得到以下结论:(1)从空间分布来看,高原大气边界层高度呈西部大于东部,北部大于南部的分布特征,高原地表感热通量的分布特征与大气边界层高度分布特征一致,潜热通量分布特征相反。夏季高原整体大气边界层高度显著下降,潜热通量显著上升,感热通量先增后降,但线性趋势并不显著。2009是高原大气边界层高度的气候突变时间点,综合变化趋势来看,2009年前后高原地区各要素的变化趋势发生了明显变化。(2)夏季平均的大气边界层高度、感热通量和潜热通量的空间线性变化趋势分布具有明显的区域差异,将高原分为东、西部地区分别研究发现虽然东、西部地区大气边界层高度和地表感热通量的变化特征具有一定的一致性,但地表潜热通量在东、西部地区的变化趋势近乎相反;分别研究东、西部地区的大气边界层高度和地表热通量发现2009年仍是显著的气候突变时间点,突变前后大气边界层高度以及地表热通量的变化特征和变化趋势都有有明显不同。(3)高原大气边界层高度大体与地表感热通量呈正相关,与地表潜热通量呈负相关。当高原西部地区的感热通量有上升趋势,或者东部地区感热通量下降时,会使西南部地区的大气边界层高度升高,高原东部和北部地区的大气边界层高度降低。当西部地区感热通量下降或东部地区感热通量上升时,东部地区边界层高度会升高,而西部边界层高度会降低。高原西部地区的潜热通量减少,或者东部、北部地区潜热通量增大时,会导致西部地区的大气边界层高度升高,高原东部和北部地区的大气边界层高度降低。当东部地区潜热通量增大或西部地区潜热通量减少时,西部地区边界层高度会升高,而东部边界层高度会降低。(4)夏季高原地区近地面由热低压控制,高空则由南亚高压控制,这种低层辐合、高层辐散的环流形式,有利于高原上空产生上升运动,为高原大气边界层的发展提供了动力条件,并且深厚的上升气流能将水汽相变中释放的凝结潜热输送至对流层上层,有利于形成潜热通量和南亚高压的正反馈。(5)影响西部地区大气边界层高度和地表热通量的重要因子有0-10cm土壤含水量和10m风速;云量则是影响东部地区大气边界层高度和地表潜热通量的影响因子。但气候突变前后各个影响因子对高原东、西部地区大气边界层高度和地表热通量的影响程度会有所变化,例如10m风速在2009年气候突变后成为了东部地区地表潜热通量的影响因子。
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