青藏高原及周边地区温度垂直梯度特征分析

发布时间：2020-11-13 14:00

　　 利用1980~2015年共36年ERA-Interim逐日再分析资料,分析了高原三个代表研究区整层(地面至100h Pa)、上层(550~100h Pa)和下层(地面至550h Pa)温度垂直梯度空间分布和时间演变的特征,并探讨了热源对温度垂直梯度变化的影响,再分析了温度垂直梯度在350~200h Pa随高度升高而递增的变化特征,并进一步讨论了这一现象出现原因,得到了以下主要结论:(1)高原上空温度垂直梯度的垂直变化有非常明显的季节性,即冬春季,高原上空550~200h Pa、150~100h Pa温度随高度升高而降低得慢,200~150h Pa温度随高度升高而降低得快;夏季,高原上空550~200h Pa温度随高度升高而降低得快,而200~100h Pa温度随高度升高而降低得慢,100h Pa附近出现了逆温层;秋季,以90oE为界,西部上空550~100h Pa温度随高度升高而降低得慢,东部上空550~300h Pa温度随高度升高而降低得快,而300~100h Pa降低得慢。除夏季之外,其余各季节高原主体的温度垂直梯度都要大于高原周边,表明高原主体地区温度随高度升高而降低的程度要比四周的大,而夏季则相反。(2)对于高原温度垂直梯度空间分布而言,各季节整层温度垂直梯度自西向东逐渐减小,其中夏季温度垂直梯度较大,冬季最小;高原上层温度垂直梯度整体呈“南高北低”分布,东西方向并无明显差异;高原周边地区下层温度垂直梯度整体分布也有明显的季节性变化特征。时间变化上,高原主体整层温度垂直梯度年内变化与其他两个区域不同;高原上层温度垂直梯度冬春季年际变化较为显著,在21世纪后年际变化表现为不同程度的减弱;高原东部与西部下层温度垂直梯度的年内变化大致一致,呈“双峰”型。(3)高原上空垂直大气热源并非整层均匀分布,热源特征在高原边缘表现明显,从整层、上层和下层大气热源与温度垂直梯度的相关分析都可以看出,非绝热加热(冷却)作用越强时,温度垂直梯度越小(大),温度随高度升高而降低的程度就越小(大)。由此说明,在高原大气中,非绝热加热(冷却)作用是引起温度随高度升高而降低得慢(快)的主要因素。(4)就高原三个代表区域温度垂直梯度在垂直方向上的变化特征而言,春、秋、冬三季高原三个代表研究区域上空温度垂直梯度随高度呈现“两增两减”的变化规律,但夏季温度垂直梯度呈现出不同于其他三个季节的垂直变化,即温度垂直梯度在对流层中上层表现为随高度递增的特征。根据夏季温度垂直梯度的月变化和候变化分析,得出高原西部和主体部分温度垂直梯度在350~200h Pa上随高度递增现象出现于6月第36候,消失于9月第51候,高原东部则没有温度垂直梯度随高度递增现象发生。(5)对36候高原西部和主体350~200h Pa温度随高度升高而加速递减的进行初步成因分析,得出高原西部和主体区域在350~200h Pa上被一条带状的高压带控制,高层强大的高压辐散,会带走气柱内的热量,散热加大;同时高原西部和东部出现了大气环状波动模的反位相,即异常偏强的中纬度东风气流以及热带西风气流和局地经圈环流的反Hadley和反Ferrel环流,带来20°~40°N的异常偏强的上升气流,高压辐散带走热量和增强的绝热上升降温效应共同造成了高原西部和主体温度在350~200h Pa上随高度升高而加速递减现象。
【学位单位】：成都信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：P423
【部分图文】：

1得到整层积分的大气热量源汇 1 [36]。 1 =1 ∫ 1 = ∫ ( 0) （2-4）其中， 为地面气压， 为 100hPa。（3）研究区域选择高原上空温度垂直梯度的变化，不仅对于高原自身有影响，还给我国中东部区气候变化带来直接的影响。从图 2-1a 中可看到，高原主体对流层中上层（550-00hPa）出现了一明显的温度梯度脊，并且向西北延伸，由此可见高原主体部分温度垂直梯度明显大于高原周边地区。而高原周边地区对流层中下层（1000-50hPa）温度垂直梯度分布呈现“西高东低，北高南低”的特征（图 2-1b）。所本文将研究区域选择为高原西部（40°~75°E，27.5°~40°N，775~100hPa）、高主体（75°~100°E，27.5°~40°N，550~100hPa）以及高原东部（100°~125°E，7.5°~40°N，875~100hPa）（图 2-1c）。本文将着重分析高原主体区（75o~105o，27.5o~40oN）上空和非高原主体区（0°~27.5°N，0°~75°E 和 40°~90°N，05°~180°E）上空对流层温度垂直梯度变化特征以及其成因。

图 3-1 1980-2015 年高原春季（a）、夏季（b）、秋季（c）、冬季（d）各层温度沿 30oN经度-高度剖面（黑色阴影区域为高原地形；黑色粗实线为 0oC 线；单位：K）3.1.2 各层温度垂直梯度的季节演变为了分析高原上空对流层温度垂直梯度（ ）季节演变特征，图 3-2 给出了高原地区上空四季温度垂直梯度沿 30oN 的经度-高度剖面图。春季和冬季（图 3-2a、d）高原上空 550~200hPa 温度垂直梯度呈现出随高度的升高逐渐减小，春季温度梯度的最大值为 0.84 C /100m，冬季梯度最大值为 0.8 ，大值中心都出现在高原主体（80o~90oE）上空 500hPa 附近，且沿东西方向逐渐递减；春季温度梯度的最小值为 0.38 ，冬季梯度最小值为 0.32 ，小值中心都出现在高原西部（40o~50oE）上空 200hPa 附近，春季温度梯度由西向东小幅度递增，冬季由西向东则出现了较为明显的递增趋势。200~150hPa 温度垂直梯度随高度升高而升高，春季温度梯度的最大值为，冬季梯度最大值为 0.52，春季的大值中心出现在高原主体（80o~90oE）上空 150hPa 附近，且沿东西方向逐渐递减，冬季大值区出现在高原东侧（110o~120oE）上空 150hPa

图 3-2 1980-2015 年高原春季（a）、夏季（b）、秋季（c）、冬季（d）温度垂直梯度沿30oN 经度-高度剖面（黑色粗实线为零线；黑色阴影区域为高原地形；单位：℃ 100 ）3.2 高原整层温度垂直梯度的时空演变特征3.2.1 高原整层温度垂直梯度的空间分布特征高原整层（1000~100hPa）温度垂直梯度在不同的季节呈现出不同的分布特征，下面是各个季节整层温度垂直梯度的分布及其特征的分析。春季（图 3-3a）温度垂直梯度自西向东逐渐减小，高原主体区域并未出现大值中心，且高原边缘的温度梯度等值线分布较为密集。其中在塔里木盆地附近（75o~85oE，35o~45oN）出现了一个等值线闭合中心。考虑到 3 月份高原东南侧已经进入雨季[29]，5 月份随着西南季风的爆发，高原东部以及我国中东部地区降水陆续增多，而降水所释放的凝结潜热增大，导致温度随高度升高而降低得缓慢，因此温度垂直梯度在高原东部较小，在 0.6 C /100m左右。而高原西部空气则相对比较干燥，这时温度随高度升高而降低得迅速，温度垂直梯度较大，在 0.65
【参考文献】

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本文编号：2882271