北方农牧交错带春季风速年际变化的影响因子分析
发布时间：2021-04-18 16:32
利用北方农牧交错带1979-2016年15个台站的逐日风速资料、ERA-Interim再分析资料以及GLASS叶面积指数等,分析了该地区春季近地面风速的变化特征,以及大气环流因子和下垫面因子对风速年际变化的可能影响。研究表明,近38年来研究区风速的变化除了有显著的下降趋势(每10年约下降0.10 m·s-1)外,还存在强烈的年际波动,年际方差占风速变化总方差的比例达58%。该地区风速的年际变化与东北亚地区的气旋性环流异常有密切关系,平均风速与该环流系统中心区700 hPa位势高度的相关系数高达-0.83。异常气旋性环流加强时,带来的偏西北风与研究区春季盛行西风叠加,加强近地面风速。分析表明东北亚异常气旋环流受北半球行星尺度大气环流变化的影响,与北极涛动显著相关（0.41）。下垫面状况的变化,通过动力和热力性质的改变可影响风速。计算表明叶面积指数与风速年际波动存在明显的反位相变化（r=-0.61）,NDVI与风速相关不显著,这可能与叶面积指数能较好地反映空气动力学性质的变化有关。地表热通量的改变与风速的年际变化也具有显著的相关关系,风速与边界层高度、感热通量以及潜热...
【文章来源】：高原气象. 2020,39(03)北大核心CSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
图２?１９７９—２０１６年春季北方农牧交错带平均风速（ａ）及其滤波的年际变化（ｂ）??Ｆｉｇ．?２?Ｍｅａｎ?ｓｐｒｉｎｇ?ｗｉｎｄ?ｓｐｅｅｄ?（ａ）?ａｎｄ?ｉｔ＇ｓ?ｆｉｌｔｅｒｅｄ?ｉｎｔｅｒａｎｎｕａｌ?ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ?（ｂ）?ｏｖｅｒ?ｔｈｅ?ｐａｓｔｏｒａｌ?ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎａｌ?ｚｏｎｅ?ｆｒｏｍ?１９７９?ｔｏ?２０１６??
带近地面风速的??区域环流系统，计算了研究区近３８年春季平均风??速与东亚地区同期ＥＲＡ－Ｉｎｔｅｒｉｍ再分析资料的１０?ｍ??风场的回归系数。分析前，将所有的时间序列统一??进行了高通滤波，只分析其年际分量部分。以台??站观测风速的时间序列为自变量，再分析资料的??ｌ〇ｍ经向风、纬向风以及标量风为因变量，计算??每个格点对应的回归系数。为了方便比较，把自??变量进行了标准化处理，得到的回归系数表示的??是对应自变量变化１个单位（即１倍标准差）时，因??变量的相应变化量的大校图３为对应农牧交错??带近地面风速偏大１倍标准差情况下１０?ｍ和７００??ｈＰａ风场的变化，其中，所有时间序列均为年际尺??度分量。从图３（ａ）中可以看出，对应农牧交错带??风速偏大，同期在东北亚地区出现气旋性环流异??常，且在研究区与标量风的回归系数均为正值，说??明农牧交错带的风速与东北亚地区异常的气旋性??环流有关，该异常气旋性环流对研究区绝对风速??有增加的作用。该异常气旋性环流是否在其他高??度上也存在？用相同的方法计算了研究区风速与??７００?ｈＰａ风场的回归系数［图３?（ｂ）］，发现异常气旋??环流的结果与１０?ｍ风场基本一致，且该异常气旋??性环流更显著，该特征在８５０?ｈＰａ风场也是类似的??（图略）。这说明东北亚地区异常的气旋性环流不??是一个近地面的系统，对流层其他高度上也是存??在的，大体上是一个准正压型的结构。显然，这个??大尺度的环流系统可直接影响包括我国北方农牧??交错带在内的东北亚大范围区域的对流层和近地??面的风速。??６０°Ｎ??（ａ）?１０??５０°Ｎ??４０°Ｎ－??３０°Ｎ??
６５６??高?原气象??３９卷??指数和／／ＮＥＡ都乘以－１，这样结果表示的是对应北极??涛动指数和／／ＮＥＡ偏小１倍标准差以及农牧交错带近??地面风速偏大丨倍标准差情况下２５０?ｈＰａ纬向风的变??化，所有时间序列均为高通滤波后的年际尺度分??量，均只画出显著〇Ｋ〇．ｌ）的值。从图６中可以看??出，当农牧交错带风速偏大（即东北亚异常气旋偏??强）情况下，东亚地区２５０?ｈＰａ纬向风表现为“南正北??负”的异常型，３５°Ｎ－４５°Ｎ区域西风偏强１￣２?ｎｒｓ＇??同时６０°Ｎ以北的中心区东风减弱超过２?ｎｖｓ—１。对??比北极涛动为负位相相应的讳向风异常，发现其特??征非常相似，也是东亚地区３５°Ｎ－４５°Ｎ附近为正异??常值，在高纬度地区为负值。很明显，与北极涛动??相关的东亚地区高层气旋性的风切变，是有利于维??持对流层中低层气旋性环流异常的动力条件。其对??东亚地区对流层环流的影响，以往研究也细致分析??过，如北极涛动正位相时，低层冬季风偏弱（Ｇｏｎｇ??ｅｔａｌ，２００１）。Ｃｈｅｎ?ｅｔａｌ（２０１３）曾指出北极涛动指??数与我国风速的年际变化呈现强的负相关关系，主??要影响我国东北、华北、内蒙等地。同时，北极涛??动正位相时，东亚地区西风急流的减弱也是高层大??气环流最突出的一个特点（Ａｍｂａｕｍ?ｅｔ?ａｌ，?２００１；??Ｃｈｅｎｅｔａｌ，２００３）。分析结果与前人这些工作是一??致的。简而言之，上述结果表明，作为北半球行星??尺度最重要的大气环流系统，北极涛动很可能显著??影响东亚区域大气环流，进而影响农牧交错带风速。??当北极涛动为正位相异常时，东北亚地区气压偏??高，为反气旋性异常
【参考文献】：
期刊论文
[1]那曲高寒草地长时间地面热源特征及其气候影响因子分析[J]. 严晓强,胡泽勇,孙根厚,谢志鹏,王奕丹,郑汇璇. 高原气象. 2019(02)
[2]青藏高原夏季大气边界层高度与地表能量输送变化特征分析[J]. 苏彦入,吕世华,范广洲. 高原气象. 2018(06)
[3]青藏高原地表感热通量变化特征及其对气候变化的响应[J]. 解晋,余晔,刘川,葛骏. 高原气象. 2018(01)
[4]西北干旱区夏季晴天、阴天边界层结构及其陆面过程对比分析[J]. 杜一博,张强,王凯嘉,张红丽. 高原气象. 2018(01)
[5]基于敦煌戈壁站观测对几套再分析产品夏季地表感热通量的评估[J]. 王典,周德刚,黄荣辉,范广洲. 气候与环境研究. 2017(05)
[6]GLASS叶面积指数产品验证[J]. 向阳,肖志强,梁顺林,王锦地,宋金玲. 遥感学报. 2014(03)
[7]20世纪80年代末以来中国土地利用变化的基本特征与空间格局[J]. 刘纪远,匡文慧,张增祥,徐新良,秦元伟,宁佳,周万村,张树文,李仁东,颜长珍,吴世新,史学正,江南,于东升,潘贤章,迟文峰. 地理学报. 2014(01)
[8]东亚季风近几十年来的主要变化特征[J]. 王会军,范可. 大气科学. 2013(02)
[9]风电场对气候变化影响研究进展[J]. 赵宗慈,罗勇,江滢. 气候变化研究进展. 2011(06)
[10]东北冷涡及其气候影响[J]. 胡开喜,陆日宇,王东海. 大气科学. 2011(01)
本文编号：3145801
【文章来源】：高原气象. 2020,39(03)北大核心CSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
图２?１９７９—２０１６年春季北方农牧交错带平均风速（ａ）及其滤波的年际变化（ｂ）??Ｆｉｇ．?２?Ｍｅａｎ?ｓｐｒｉｎｇ?ｗｉｎｄ?ｓｐｅｅｄ?（ａ）?ａｎｄ?ｉｔ＇ｓ?ｆｉｌｔｅｒｅｄ?ｉｎｔｅｒａｎｎｕａｌ?ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ?（ｂ）?ｏｖｅｒ?ｔｈｅ?ｐａｓｔｏｒａｌ?ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎａｌ?ｚｏｎｅ?ｆｒｏｍ?１９７９?ｔｏ?２０１６??
带近地面风速的??区域环流系统，计算了研究区近３８年春季平均风??速与东亚地区同期ＥＲＡ－Ｉｎｔｅｒｉｍ再分析资料的１０?ｍ??风场的回归系数。分析前，将所有的时间序列统一??进行了高通滤波，只分析其年际分量部分。以台??站观测风速的时间序列为自变量，再分析资料的??ｌ〇ｍ经向风、纬向风以及标量风为因变量，计算??每个格点对应的回归系数。为了方便比较，把自??变量进行了标准化处理，得到的回归系数表示的??是对应自变量变化１个单位（即１倍标准差）时，因??变量的相应变化量的大校图３为对应农牧交错??带近地面风速偏大１倍标准差情况下１０?ｍ和７００??ｈＰａ风场的变化，其中，所有时间序列均为年际尺??度分量。从图３（ａ）中可以看出，对应农牧交错带??风速偏大，同期在东北亚地区出现气旋性环流异??常，且在研究区与标量风的回归系数均为正值，说??明农牧交错带的风速与东北亚地区异常的气旋性??环流有关，该异常气旋性环流对研究区绝对风速??有增加的作用。该异常气旋性环流是否在其他高??度上也存在？用相同的方法计算了研究区风速与??７００?ｈＰａ风场的回归系数［图３?（ｂ）］，发现异常气旋??环流的结果与１０?ｍ风场基本一致，且该异常气旋??性环流更显著，该特征在８５０?ｈＰａ风场也是类似的??（图略）。这说明东北亚地区异常的气旋性环流不??是一个近地面的系统，对流层其他高度上也是存??在的，大体上是一个准正压型的结构。显然，这个??大尺度的环流系统可直接影响包括我国北方农牧??交错带在内的东北亚大范围区域的对流层和近地??面的风速。??６０°Ｎ??（ａ）?１０??５０°Ｎ??４０°Ｎ－??３０°Ｎ??
６５６??高?原气象??３９卷??指数和／／ＮＥＡ都乘以－１，这样结果表示的是对应北极??涛动指数和／／ＮＥＡ偏小１倍标准差以及农牧交错带近??地面风速偏大丨倍标准差情况下２５０?ｈＰａ纬向风的变??化，所有时间序列均为高通滤波后的年际尺度分??量，均只画出显著〇Ｋ〇．ｌ）的值。从图６中可以看??出，当农牧交错带风速偏大（即东北亚异常气旋偏??强）情况下，东亚地区２５０?ｈＰａ纬向风表现为“南正北??负”的异常型，３５°Ｎ－４５°Ｎ区域西风偏强１￣２?ｎｒｓ＇??同时６０°Ｎ以北的中心区东风减弱超过２?ｎｖｓ—１。对??比北极涛动为负位相相应的讳向风异常，发现其特??征非常相似，也是东亚地区３５°Ｎ－４５°Ｎ附近为正异??常值，在高纬度地区为负值。很明显，与北极涛动??相关的东亚地区高层气旋性的风切变，是有利于维??持对流层中低层气旋性环流异常的动力条件。其对??东亚地区对流层环流的影响，以往研究也细致分析??过，如北极涛动正位相时，低层冬季风偏弱（Ｇｏｎｇ??ｅｔａｌ，２００１）。Ｃｈｅｎ?ｅｔａｌ（２０１３）曾指出北极涛动指??数与我国风速的年际变化呈现强的负相关关系，主??要影响我国东北、华北、内蒙等地。同时，北极涛??动正位相时，东亚地区西风急流的减弱也是高层大??气环流最突出的一个特点（Ａｍｂａｕｍ?ｅｔ?ａｌ，?２００１；??Ｃｈｅｎｅｔａｌ，２００３）。分析结果与前人这些工作是一??致的。简而言之，上述结果表明，作为北半球行星??尺度最重要的大气环流系统，北极涛动很可能显著??影响东亚区域大气环流，进而影响农牧交错带风速。??当北极涛动为正位相异常时，东北亚地区气压偏??高，为反气旋性异常
【参考文献】：
期刊论文
[1]那曲高寒草地长时间地面热源特征及其气候影响因子分析[J]. 严晓强,胡泽勇,孙根厚,谢志鹏,王奕丹,郑汇璇. 高原气象. 2019(02)
[2]青藏高原夏季大气边界层高度与地表能量输送变化特征分析[J]. 苏彦入,吕世华,范广洲. 高原气象. 2018(06)
[3]青藏高原地表感热通量变化特征及其对气候变化的响应[J]. 解晋,余晔,刘川,葛骏. 高原气象. 2018(01)
[4]西北干旱区夏季晴天、阴天边界层结构及其陆面过程对比分析[J]. 杜一博,张强,王凯嘉,张红丽. 高原气象. 2018(01)
[5]基于敦煌戈壁站观测对几套再分析产品夏季地表感热通量的评估[J]. 王典,周德刚,黄荣辉,范广洲. 气候与环境研究. 2017(05)
[6]GLASS叶面积指数产品验证[J]. 向阳,肖志强,梁顺林,王锦地,宋金玲. 遥感学报. 2014(03)
[7]20世纪80年代末以来中国土地利用变化的基本特征与空间格局[J]. 刘纪远,匡文慧,张增祥,徐新良,秦元伟,宁佳,周万村,张树文,李仁东,颜长珍,吴世新,史学正,江南,于东升,潘贤章,迟文峰. 地理学报. 2014(01)
[8]东亚季风近几十年来的主要变化特征[J]. 王会军,范可. 大气科学. 2013(02)
[9]风电场对气候变化影响研究进展[J]. 赵宗慈,罗勇,江滢. 气候变化研究进展. 2011(06)
[10]东北冷涡及其气候影响[J]. 胡开喜,陆日宇,王东海. 大气科学. 2011(01)
本文编号：3145801
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