两种热力学方法计算南亚高压区垂直速度的评估

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本文利用热力学方程推导以及等熵轨迹模拟两种热力学方法,基于2016年南亚高压核心区的气球探空资料,以及订正后的2012、2016年MLS v4.2 L2与AIRS v6.0 L2卫星资料得到的加热率数据,分别对南亚高压区的垂直速度进行了计算,得到热力学垂直速度(VT)。此方法于原理上优于常规运动学方法,可以有效避免运动学方法计算对大尺度水平环流小扰动不敏感所引起的误差,并且在观测资料越来越准确的趋势下,此方法会越来越接近真实大气的情况。将VT与ERA-Interim再分析资料的运动学垂直速度(VERA-I)进行了对比与分析。结果表明:(1)VT与VERA-I在描述阿里区域白天垂直速度时,差异较大。上对流层(150 h Pa以下),二者都显示在此区域上空为上升运动。但下平流层(150 h Pa以上)VT为弱下沉运动,并且随高度减小。VERA-I则表示此区域内为较强的上升运动。(2)VT与VERA-I在描述阿里区域夜间垂直速度时,都表现出150 h Pa以下上升,以上下沉的垂直运动特征,表明在夜间150 h Pa附近存在辐合。但在80 h Pa以上区域,VT表现为微弱垂直运动,集中在0线附近。而VERA-I为明显上升。VT整体较VERA-I偏小。(3)VT与VERA-I描述阿里区域垂直速度时,VT的标准差更小,用其来解释此区域垂直运动更可靠。白天150 h Pa以上,二者差异具有统计学意义。夜间150 h Pa以下,80 h Pa以上区域,二者差异具有统计学意义。说明低层VT上升弱于VERA-I,高层二者差异显著。VT表现出平流层内的弱垂直运动。(4)VT与VERA-I描述南亚高压区白天垂直速度时。白天二者都表现出南亚高压区东西方向辐合抬升,南北方向上升为主的运动特征。但VT出现西部与北部的下沉,VERA-I中没有。夜间VT西部与北部下沉运动范围扩大,垂直方向上较深厚。VERA-I则仅在西部较低层出现下沉。显著性检验结果显示VT上升运动弱于VERA-I。(5)局地Hadley环流下沉支的存在会为南亚高压区带来下沉气流,同时西部伊朗高原与东部青藏高原的热力差异导致西部上升弱,东部上升强,与下沉支叠加后,可能在西部表现为下沉运动。北部则可能在局地Hadley环流与Brewer-Dobson环流作用下,出现下沉。VT更符合这一解释。此外,加热率可以用来判断垂直运动方向,绝热加热带来上升,绝热冷却引起下沉。VT更接近QMLS对南亚高压区垂直运动的描述。
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