【摘 要】
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中国幅员辽阔、地形复杂,在地理上依据高原、山地、丘陵和平原的分布及地势走向,将中国地域分为三级阶梯。独特的三级阶梯地形分布形成了我国独特的气候格局,其中也包含了这种地形对东亚大气环流、云降水时空分布及垂直结构等大气参数的影响。研究中国三级阶梯的云降水垂直结构及其大气温湿结构等特征,可以认知地形对降水产生作用的规律,并为数值模式模拟地形降水提供观测依据。本文利用热带测雨卫星(TRMM)上搭载的测雨雷
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中国幅员辽阔、地形复杂,在地理上依据高原、山地、丘陵和平原的分布及地势走向,将中国地域分为三级阶梯。独特的三级阶梯地形分布形成了我国独特的气候格局,其中也包含了这种地形对东亚大气环流、云降水时空分布及垂直结构等大气参数的影响。研究中国三级阶梯的云降水垂直结构及其大气温湿结构等特征,可以认知地形对降水产生作用的规律,并为数值模式模拟地形降水提供观测依据。本文利用热带测雨卫星(TRMM)上搭载的测雨雷达(PR)和可见光/红外扫描仪(VIRS)的观测结果,结合大气探空资料(IGRA)和再分析资料,首先研究了三级阶梯地形降水的水平分布特征和垂直结构差异,重点分析了沿30°N剖面的降水结构和相应的云信号特征及日变化特点;随后分析了不同阶梯地形代表性的探空站附近降水云内的大气温湿结构;最后分析了青藏高原南部陡峭地形上的地形坡度与降水参数的关系。论文取得的主要成果和创新如下:1.揭示了东亚地区夏季大气环境参量、降水参数水平分布特征。研究结果表明东亚的阶梯地形对降水强度和空间位置的气候分布有着重要作用,使得降水频次呈南高北低分布、降水强度则呈东高西低分布;最大反射率因子也自东向西逐渐减小,回波顶高度和云顶高度均在第一阶梯最高。第一阶梯的粒子尺寸与粒子浓度均小于第二、三阶梯的。2.揭示了降水云的回波垂直结构和相应的大气温湿结构特点。利用PR降水廓线与IGRA大气温湿廓线的时空匹配融合数据集,分别以拉萨、恩施和杭州三个探空站作为三级阶梯的代表站,通过降水个例分析和15年夏季的廓线统计分析,获得了降水的垂直结构和大气温湿风廓线的特征。结果表明拉萨站夏季降水的回波强度较小,没有明显的零度层亮带特征,但回波顶较高;拉萨站在400hPa气压层的大气温度露点差最小,而恩施和杭州站则在600 hPa气压层大气接近饱和,反映了高原地形使得大气湿层偏高分布的特点。研究结果还表明拉萨站附近以深厚对流降水为主,浅薄降水均为弱降水;恩施站对流降水的回波强度较杭州站的更强,且零度层亮带较杭州站偏高,反映了不同阶梯地形对降水垂直结构的影响。3.揭示了沿30°N三级阶梯降水回波和云顶热红外信号及大气温湿分布的特征。结果显示从洋面到第二阶梯,云顶高度基本不变,而平均降水强度向西有两次减小。日变化研究结果表明第二、三阶梯上的对流降水在地方时18时发展最深,而洋面上的对流降水在0时到6时变得更深厚;第一阶梯从中午到日落的对流活动影响第二阶梯从日落到夜间的降水,这与沿30°N大气环流的日变化一致。4.利用降水回波厚度和降水强度(RR)定义了标准化的雨强(RR’),结合地形坡度指数(TGI)分析了下垫面海拔高度对RR和RR’的影响。结果表明RR’的高值区主要分布在洋面、喜马拉雅山南侧陡坡处和大陆上山地等地形起伏较大处;高原南侧陡坡处的上升气流运动增强,但受地形强迫的气流上升运动主要发生在8 km高度以下;高原东南大峡谷的TGI和RR、RR’的相关性均高于0.6,高原南侧中段和西段的TGI与RR’的相关性均高于TGI与RR的。
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