全球贴地逆温的变化特征及影响因子研究

来源 :兰州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:LUXU_ZHANG
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贴地逆温层是受地球下垫面直接影响的低层逆温层,湍流弱、风速小的特点使其限制了近地面热量、水汽、物质等交换,不利于大气污染物扩散,还与云、雾的形成、海冰的变化等低层大气过程有着密切联系,能对人类生产、生活产生重要影响。贴地逆温大范围、长期分布变化对全球气候变化的影响不容忽视。以往的研究大多分析单站或区域的贴地逆温特征,对全球范围贴地逆温气候特征的认识不够。研究全球贴地逆温的长期特征和变化,有助于深入理解贴地逆温对空气质量、人类健康、气候变化的直接和间接影响。本文利用美国国家气候数据中心整合的全球无线电探空数据集(IGRA)的1989—2019年每日两次的探空资料、同期欧洲中期天气预报中心的第5代再分析产品(ERA5)有关数据,通过资料质量控制和统计分析,研究了全球贴地逆温主要参数(逆温频率、温差和厚度)的气候特征及其影响因子。首先计算了全球平均贴地逆温的年际变化趋势和空间分布,接着进行了贴地逆温日变化的分析;其次将全球分为不同区域来对比贴地逆温的变化特征;最后分析影响贴地逆温长期变化的多种气象因子并量化其对贴地逆温变化的贡献。主要结果、结论概括如下:(1)1989—2019年期间,全球贴地逆温频率变化呈现出上升的趋势,贴地逆温厚度呈现下降趋势,但贴地逆温温差无明显变化趋势。从空间分布来看,贴地逆温频率、温差和厚度变化趋势的地域差异较明显。纬度越高,贴地逆温发生频率越大、温差和厚度也越大。海洋上贴地逆温频率、温差和厚度比陆地上的小。(2)贴地逆温三个参数年际变化相关性分析结果表明,逆温频率与逆温厚度成负相关、与逆温温差成正相关,但逆温厚度与逆温温差的相关性较弱。(3)夜间贴地逆温发生频率比白天高,几乎是白天的两倍,但夜间和白天贴地逆温温差和厚度并无太大差别。贴地逆温频率、温差和厚度均具有明显的日变化特征。(4)南北半球贴地逆温温差和厚度的年际变化趋势较为类似,南北半球贴地逆温都有明显的年变化特征,且北半球发生贴地逆温频率、温差和厚度都比南半球高。陆地上贴地逆温发生频率、厚度和温差都大于海洋,其年变化幅度也比海洋上贴地逆温年变化幅度大。高纬度地区的贴地逆温的年际变化和年变化幅度总体比低纬度地区大。(5)与主要气象影响因子的相关性分析表明,贴地逆温频率年际变化与地面温度相关系数为0.59;贴地逆温温差与各气象因子的相关性很小,没有通过显著性检验;贴地逆温厚度与地面温度、整层大气水汽和低层大气稳定度的相关系数分别为-0.82、-0.39和0.48。从空间分布来看,全球绝大部分站点贴地逆温变化与低层大气稳定度成正相关,与地面温度成负相关。采用逐步回归法分析表明,对全球贴地逆温频率长期变化影响显著的气象因子为地面温度、低层大气稳定度,其对逆温频率长期变化贡献率分别为71.0%和29.0%;对全球贴地逆温厚度长期变化影响显著的气象因子为地面温度、地面净辐射和整层大气水汽,其对逆温厚度长期变化贡献率分别为58.7%、15.2%和26.1%。
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