青藏高原降水的热力效应研究

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青藏高原(简称高原)是世界上海拔最高的高原,具有独特的天气气候特征,对亚洲甚至全球的气候变化都有重要的影响。本文基于1980-2016年高原站点资料及ERA-Interim的再分析资料,采用合成分析、相关分析、EOF分析(Empirical Orthogonal Function)以及SVD分析(Singular Value Decomposition)等多种方法,研究了高原降水及大气热源(汇)的变化,探讨分析了降水与热源的相关关系。结果表明,高原多年平均降水呈现东南多、西北少的分布特征;降水在年际变化上的增幅不显著;季节变化上,夏季降水最多,冬季最少,且在年内呈单峰型变化,7月最多,12月最少。高原大气热源(汇)即<Q1>值,在多年平均状态下,主要以大气热源的形式分布于高原西北部,柴达木盆地、雅鲁藏布江河谷以及怒江流域为主要的热汇区域。高原的加热和冷却作用有明显的季节转换,加热作用主要出现在4-9月,10月-次年3月主要为冷却作用。地表感热和凝结潜热对大气主要是加热作用,而大气柱的净辐射对大气是冷却作用。热源期(4-9月)的凝结潜热对同期及全年大气热源的贡献值最大。但对热源的影响来说,感热还是很重要的,主要体现在年际变化上,高原全年及热汇期的<Q1>值的变化趋势在2003年处有明显转折,感热全年及四季的年际变化也均在2003年前后都有明显的趋势转折。此间,将计算的高原感热与ERA-Interim、NCEP1、NCEP2再分析资料作比较,整体特征具有较好的一致性,站点资料还是在区域特征上有较强的体现。从37年降水中挑出降水强、弱年,其降水距平在区域分布基本上呈反相形式。通过合成分析,<Q1>值的异常分布特征与降水较为相似,在降水强的年份,<Q1>值在高原南部及东南部显示为异常偏多特征;在降水弱的年份,<Q1>值异常偏少的显著区域主要分布于高原南部。在逐月变化中,<Q1>值与降水的异常变化基本一致,均在4-10月的强、弱年差异大,7月尤为显著,说明降水的变化对大气热源(汇)有较大的影响。降水不仅对<Q1>值有促进作用,还有抑制作用,这主要体现在其对感热的影响上。感热对降水异常的响应与降水呈负相关的关系,降水强年,感热在高原中东大部分地区呈现出偏少的特征;降水弱年,感热距平呈现出南正北负分布的形式,南部感热偏多。这可能与多雨期降水对地表温度的影响有关,从而影响地气温差,进而对感热造成反相关关系。但多雨期感热主要由风速影响,少雨期感热由地气温差影响。所以多雨期时,降水主要通过影响地气温差来影响地表感热,但并不是影响感热的主要因子。4月感热与逐月降水在空间上均为显著的负相关,并通过SVD分析发现4月感热对5月、7月的降水的预测有一定的指示意义。高原的春季感热与夏季降水也有较好的相关关系,局部区域上有显著的对应。
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