两种热力学方法计算南亚高压区垂直速度的评估
发布时间：2021-09-01 18:41
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
【文章来源】：南京信息工程大学江苏省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
012，2016年6-9月MLS/AIRS卫星数据集的订正范围
南京信息工程大学硕士学位论文18图3.12016年6-9月夜间平均的VAli与VERA-I，单位（cm·s-1）。蓝线为VERA-I，红线为VAli，绿线为二者差值（VERA-I-VAli）。三条黄线自下而上分别为150hPa，70hPa和50hPa。注：（a）和（b）采用不同范围的横坐标表示，纵坐标所示高度是连续的。3.2.2基于AIRS加热率资料的垂直速度VAIRS相比较于VAli，增加了2012年白天和2016年的数据，在时间上更加连续，区域范围也更加广，可作为VAli与VERA-I对比分析的补充。VAIRS所表现的垂直运动弱于VERA-I，白天VAIRS低层上升中层下沉，高层趋于0，而VERA-I整体以上升运动为主。夜间VAIRS与VERA-I一致性较好，都表现出低层的下沉，高层的上升。如图3.2所示，在2012年，VAIRS白天与夜间分布差异并不明显，在200hPa高度上，白天VAIRS的垂直运动较夜晚更加明显，其时间序列中的最大值和最小值数值都更大，最大分别可达±2cm·s-1，并且以上升运动为主。夜间垂直运动极值出现较少，整体垂直运动不强烈，上升运动占据主导。150hPa和100hPa高度上，VAIRS白天仍以上升运动为主，上升速
第三章热力学方程计算垂直速度与ERA-Interim垂直速度比对分析19度极值分别为1.5cm·s-1与1cm·s-1，下沉运动的极值较校但是夜间VAIRS在此高度上下沉运动出现比例与极值都明显增大，以下沉运动为主，下沉的极值分别为1.5cm·s-1与1cm·s-1。70hPa高度，VAIRS白天与夜间都集中于0线附近，垂直速度几乎为0。从垂直变化上看，随着高度上升VAIRS出现了明显的减小趋势，在下平流层区域几乎为0，白天以上升运动为主，夜间以低层（200hPa）上升，中层下沉（150-100hPa）为主。VERA-I在白天各个高度上都表现出了明显强于VAIRS的上升运动，上升速度极值大于VAIRS，并且随高度递减的变化趋势也较明显，但是在70hPa附近，VERA-I垂直速度依旧保持在极值0.5cm·s-1的强度。二者差异（绿线）显示，在VAIRS与VERA-I具有相同垂直运动方向时，VAIRS总是弱于VERA-I，表现出更弱的上升与下沉。其夜间的分布与图3.1分析结果较为符合。图3.22012年6-9月阿里地区的逐日VAIRS与VERA-I时间序列，单位（cm·s-1）。蓝线为VERA-I，红线为VAIRS，绿线为二者差值（VERA-I-VAIRS）。（a）为白天的逐日序列，（b）为夜晚的逐日序列。垂直方向选取200hPa，150hPa，100hPa和70hPa层次。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Transport of Asian surface pollutants to the global stratosphere from the Tibetan Plateau region during the Asian summer monsoon[J]. Jianchun Bian,Dan Li,Zhixuan Bai,Qian Li,Daren Lyu,Xiuji Zhou. National Science Review. 2020(03)
[2]南亚高压区Rossby波能量向上穿越对流层顶传播的特征与机制[J]. 俞子闲,郭栋,李丽平,施春华,金鑫,李震坤,陈丹,林祥. 地球物理学报. 2020(01)
[3]Double cores of the Ozone Low in the vertical direction over the Asian continent in satellite data sets[J]. Zhou Tang,Dong Guo,YuCheng Su,ChunHua Shi,ChenXi Zhang,Yu Liu,XiangDong Zheng,WenWen Xu,JianJun Xu,RenQiang Liu,WeiLiang Li. Earth and Planetary Physics. 2019(02)
[4]平流层大气动力学及其与对流层大气相互作用的研究:进展与问题[J]. 黄荣辉,陈文,魏科,王林,皇甫静亮. 大气科学. 2018(03)
[5]春夏季青藏高原与伊朗高原地表热通量的时空分布特征及相互联系[J]. 张浩鑫,李维京,李伟平. 气象学报. 2017(02)
[6]Observation of a Summer Tropopause Fold by Ozonesonde at Changchun,China:Comparison with Reanalysis and Model Simulation[J]. LI Dan,BIAN Jianchun. Advances in Atmospheric Sciences. 2015(10)
[7]夏季青藏高原及其周边地区卫星MLS水汽、臭氧产品的探空检验分析[J]. 颜晓露,郑向东,周秀骥,Holger V?MEL,宋建洋,李蔚,马永红,张勇. 中国科学:地球科学. 2015(03)
[8]“等熵思维”到“等熵位涡思维”回顾与讨论[J]. 周小刚,王秀明,陶祖钰. 气象. 2014(05)
[9]夏季青藏高原对流层-平流层交换过程及其气候效应的若干问题[J]. 卞建春,范秋君,严仁嫦. 气象科技进展. 2013(02)
[10]亚洲夏季平流层-对流层水汽交换年际变化与亚洲夏季风的联系[J]. 占瑞芬,李建平. 地球物理学报. 2012(10)
本文编号：3377488
【文章来源】：南京信息工程大学江苏省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
012，2016年6-9月MLS/AIRS卫星数据集的订正范围
南京信息工程大学硕士学位论文18图3.12016年6-9月夜间平均的VAli与VERA-I，单位（cm·s-1）。蓝线为VERA-I，红线为VAli，绿线为二者差值（VERA-I-VAli）。三条黄线自下而上分别为150hPa，70hPa和50hPa。注：（a）和（b）采用不同范围的横坐标表示，纵坐标所示高度是连续的。3.2.2基于AIRS加热率资料的垂直速度VAIRS相比较于VAli，增加了2012年白天和2016年的数据，在时间上更加连续，区域范围也更加广，可作为VAli与VERA-I对比分析的补充。VAIRS所表现的垂直运动弱于VERA-I，白天VAIRS低层上升中层下沉，高层趋于0，而VERA-I整体以上升运动为主。夜间VAIRS与VERA-I一致性较好，都表现出低层的下沉，高层的上升。如图3.2所示，在2012年，VAIRS白天与夜间分布差异并不明显，在200hPa高度上，白天VAIRS的垂直运动较夜晚更加明显，其时间序列中的最大值和最小值数值都更大，最大分别可达±2cm·s-1，并且以上升运动为主。夜间垂直运动极值出现较少，整体垂直运动不强烈，上升运动占据主导。150hPa和100hPa高度上，VAIRS白天仍以上升运动为主，上升速
第三章热力学方程计算垂直速度与ERA-Interim垂直速度比对分析19度极值分别为1.5cm·s-1与1cm·s-1，下沉运动的极值较校但是夜间VAIRS在此高度上下沉运动出现比例与极值都明显增大，以下沉运动为主，下沉的极值分别为1.5cm·s-1与1cm·s-1。70hPa高度，VAIRS白天与夜间都集中于0线附近，垂直速度几乎为0。从垂直变化上看，随着高度上升VAIRS出现了明显的减小趋势，在下平流层区域几乎为0，白天以上升运动为主，夜间以低层（200hPa）上升，中层下沉（150-100hPa）为主。VERA-I在白天各个高度上都表现出了明显强于VAIRS的上升运动，上升速度极值大于VAIRS，并且随高度递减的变化趋势也较明显，但是在70hPa附近，VERA-I垂直速度依旧保持在极值0.5cm·s-1的强度。二者差异（绿线）显示，在VAIRS与VERA-I具有相同垂直运动方向时，VAIRS总是弱于VERA-I，表现出更弱的上升与下沉。其夜间的分布与图3.1分析结果较为符合。图3.22012年6-9月阿里地区的逐日VAIRS与VERA-I时间序列，单位（cm·s-1）。蓝线为VERA-I，红线为VAIRS，绿线为二者差值（VERA-I-VAIRS）。（a）为白天的逐日序列，（b）为夜晚的逐日序列。垂直方向选取200hPa，150hPa，100hPa和70hPa层次。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Transport of Asian surface pollutants to the global stratosphere from the Tibetan Plateau region during the Asian summer monsoon[J]. Jianchun Bian,Dan Li,Zhixuan Bai,Qian Li,Daren Lyu,Xiuji Zhou. National Science Review. 2020(03)
[2]南亚高压区Rossby波能量向上穿越对流层顶传播的特征与机制[J]. 俞子闲,郭栋,李丽平,施春华,金鑫,李震坤,陈丹,林祥. 地球物理学报. 2020(01)
[3]Double cores of the Ozone Low in the vertical direction over the Asian continent in satellite data sets[J]. Zhou Tang,Dong Guo,YuCheng Su,ChunHua Shi,ChenXi Zhang,Yu Liu,XiangDong Zheng,WenWen Xu,JianJun Xu,RenQiang Liu,WeiLiang Li. Earth and Planetary Physics. 2019(02)
[4]平流层大气动力学及其与对流层大气相互作用的研究:进展与问题[J]. 黄荣辉,陈文,魏科,王林,皇甫静亮. 大气科学. 2018(03)
[5]春夏季青藏高原与伊朗高原地表热通量的时空分布特征及相互联系[J]. 张浩鑫,李维京,李伟平. 气象学报. 2017(02)
[6]Observation of a Summer Tropopause Fold by Ozonesonde at Changchun,China:Comparison with Reanalysis and Model Simulation[J]. LI Dan,BIAN Jianchun. Advances in Atmospheric Sciences. 2015(10)
[7]夏季青藏高原及其周边地区卫星MLS水汽、臭氧产品的探空检验分析[J]. 颜晓露,郑向东,周秀骥,Holger V?MEL,宋建洋,李蔚,马永红,张勇. 中国科学:地球科学. 2015(03)
[8]“等熵思维”到“等熵位涡思维”回顾与讨论[J]. 周小刚,王秀明,陶祖钰. 气象. 2014(05)
[9]夏季青藏高原对流层-平流层交换过程及其气候效应的若干问题[J]. 卞建春,范秋君,严仁嫦. 气象科技进展. 2013(02)
[10]亚洲夏季平流层-对流层水汽交换年际变化与亚洲夏季风的联系[J]. 占瑞芬,李建平. 地球物理学报. 2012(10)
本文编号：3377488
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