中国青藏高原以东地区和华北地区暖季降水日变化特征与机制分析

【摘要】：本论文利用2003-2009年5月15日-8月15日高时空分辨率的CMORPH降水资料以及NCEP GFS分析资料详细分析了中国青藏高原以东地区和华北地区暖季降水日变化的特征及其可能机制。以前已经有一些工作分别采用了地面观测资料,卫星资料,雷达资料研究了中国东部地区暖季降水日变化特征。本研究发现,青藏高原以东地区和华北地区的暖季降水均具有显著的日变化特征。在暖季三个不同时期之间：梅雨前期(5月15日-6月15日),梅雨期(6月15日-7月15日),梅雨后期(7月15日-8月15日),降水日变化特征具有明显的差异和区别。 青藏高原以东地区,降水日循环与3个热力驱动的局地环流有着紧密的联系。这3个热力环流是由于青藏高原与山地之间、山地与平原之间、陆地与海洋之间非绝热加热不均而引起。暖季三个时期内的局地日变化降水峰值信号均自青藏高原东部开始向东传播,但传播速度和距离均有较大的差别。与梅雨期的降水日变化特征相比,梅雨前期(梅雨后期)日变化降水峰值信号具有较快(较慢)的向东传播速度,较长(较短)的持续传播时间,因而,向东传播更远(略近)的距离。三个时期内日变化降水峰值信号传播速度和传播距离的差异主要与中纬度平均西风气流的强度以及西太平洋副热带高压(WPSH)的位置和强度变化有关。 华北地区包括燕山-太行山山脉以及其邻近的华北平原地区。总体而言,暖季三个时期内,局地日变化降水峰值信号于午后(太阳辐射最强时刻)在山脉地区开始活跃,随后向东南方向的平原地区传播。日变化降水峰值在午夜和清晨到达华北平原的中部地区,对应着华北平原大范围的夜间降水峰值。日变化降水峰值与山地-平原环流的上升支具有一致性和匹配性,两者几乎同步向东南方向传播。另外,山地平原环流的上升支和夜间西南低空急流均是引发平原地区夜间降水峰值的主要机制。与青藏高原以东地区类似,华北地区三个时期内局地降水日变化特征也存在明显的差别。与梅雨前期和梅雨期日变化降水峰值信号清晰、明显的传播形态相比,梅雨后期日变化降水信号最为模糊并且传播速度最慢。这些差异与由于西太平洋副热带高压的西进北跳而导致梅雨后期的大气环流形势与前两个时期明显不同有关。 为了分析热力驱动的山地-平原环流对华北地区暖季降水日循环的影响,本研究工作还利用中尺度数值预报模式WRF进行了降水日循环试验,模式选用的资料为NCEP GFS分析资料。日循环控制试验选取2004年6月17日-24日这一时段作为模式的基础时段,以八天平均的0000UTC作为初始条件,八天平均的0000UTC.0600UTC、1200UTC、1800UTC循环,作为侧边界条件,进行15天的积分。尽管在降水强度和落区方面与观测有一些差别,日循环控制试验成功的模拟出了暖季降水的日变化特征：日变化降水峰值信号在午后自燕山-太行山山脉开始向东南方向的华北平原地区传播。山地-平原环流的主上升支随时间向东南移动是日变化降水峰值东南传播的主要原因。假-干敏感性试验的结果与控制试验相对比发现,潜热的释放和蒸发冷却对山地-平原环流的维持和发展起着重要的作用。降水的蒸发冷却作用在山地-平原环流主上升支后方的对流层低层形成一“冷池”,“冷池”加强了对流的发生发展并且推动主上升支向东南方向移动。 【关键词】：降水日变化 热力差异 山地-平原环流 西太平洋副热带高压 西风气流 数值模拟 冷池
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：P426.6
【目录】：

• 目录4-6
• 摘要6-8
• 英文摘要8-11
• 第一章 绪论11-37
• 1.1 论文研究意义11-15
• 1.2 国内外研究进展回顾15-27
• 1.2.1 国外降水日变化研究进展综述15-18
• 1.2.2 国内降水日变化研究进展综述18-22
• 1.2.3 影响中国东部地区暖季降水的大尺度和天气尺度系统22-27
• 1.3 论文研究目的和研究内容27-28
• 1.4 论文章节安排28-29
• 本章参考文献29-37
• 第二章 中国东部地区暖季降水和环流形势综述37-53
• 2.1 引言37
• 2.2 所用资料介绍37-40
• 2.3 中国东部暖季降水分布和环流形势特征40-45
• 2.4 中国东部暖季主要雨带的三次北跳45-49
• 2.5 本章小结49-50
• 本章参考文献50-53
• 第三章 中国青藏高原以东地区暖季降水日变化特征53-87
• 3.1 引言53-55
• 3.2 关注区域和研究方法55-56
• 3.3 青藏高原以东地区暖季降水和环流形势综述56-65
• 3.4 青藏高原以东地区暖季三个时期内降水日变化特征65-78
• 3.4.1 梅雨前期(5月15日-6月15日)65-72
• 3.4.2 梅雨期(6月15日-7月15日)72-75
• 3.4.3 梅雨后期(7月15日-8月15日)75-78
• 3.5 三个时期之间降水日变化特征的差异78-80
• 3.6 本章小结80-83
• 本章参考文献83-87
• 第四章 中国华北地区暖季降水日变化特征87-112
• 4.1 引言87-88
• 4.2 华北地区暖季降水和环流形势综述88-97
• 4.3 华北地区暖季三个时期内降水日变化特征97-108
• 4.3.1 梅雨前期(5月15日-6月15日)97-102
• 4.3.2 梅雨期(6月15日-7月15日)102-105
• 4.3.3 梅雨后期(7月15日-8月15日)105-108
• 4.4 本章小结108-110
• 本章参考文献110-112
• 第五章 华北地区山地-平原环流对降水日变化影响的数值模拟研究112-139
• 5.1 引言112-114
• 5.2 模拟时段的选取和试验设计方案114-119
• 5.3 模式结果以及与观测的对比分析119-124
• 5.4 山地-平原环流和华北地区降水日变化的关系124-134
• 5.4.1 华北地区平均环流形势以及上升运动偏差带的日变化特征124-129
• 5.4.2 山地-平原环流的日变化特征和影响129-131
• 5.4.3 潜热释放和冷却对山地-平原环流的影响131-134
• 5.5 本章小结134-136
• 本章参考文献136-139
• 第六章 全文总结和讨论139-144
• 6.1 全文总结139-142
• 6.2 本文的创新点142
• 6.3 讨论与展望142-144
• 致谢144-146

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