塔克拉玛干低空急流特征及其对沙尘的影响

发布时间：2020-11-15 23:20

　　 低空急流对暴雨发生,污染物扩散,沙尘暴等天气、气候现象具有重要的影响。本文利用2000-2013年ERA-interim再分析资料对塔克拉玛干地区风速廓线进行了分析,发现了该地区低空急流的存在,并且给出了其基本特征以及季节变化,分析了低空急流与逆温层顶的相对高度、低空急流对地面风场的影响,以及其在沙尘产生过程中的作用,得到主要结论如下：(1)塔克拉玛干低空边界层内,存在风速极大值中心,并且中心风速值超过6.5m/s,这一现象说明在塔克拉玛干地区可能长时间、广泛存在低空急流。结合最大风速发生高度、逆温以及风切变三个方面,给出了这一地区低空急流的具体判定条件：1.极大风速位于地面以上1km范围内；2.存在逆温,逆温高度不低于地面以上50m；3.地面以上5km内极小风速值相对急流风速最大值降低40%以上。(2)塔克拉玛干低空急流以东北东南风为主,并且具有较高的发生频率,最大频率达68.4%,出现在8月份,最小频率在12月份,为54.5%。低空急流高度和风速均存在季节变化：夏季低空急流发展最高,平均高度位于地面以上339.6m,冬季高度最低,平均高度237.7m,春、秋两季高度相近,分别位于294.m和280.1m；春、夏两季急流风速较大,分别高于7.5m/s,秋季风速减弱,平均为6.3m/s,冬季最小,为5.0m/s。此外,分析发现,随着高度的上升急流风速先增加,到达某一高度范围后,急流高度增加对应的急流风速反而减小,春、夏两季急流风速中值均在地面以上550m高度处达到各自最大值均超过9.5m/s。秋季和冬季的急流风速中值最大所在的高度层均位于地面以上400m处,分别为8m/s和6.5m/s。(3)塔克拉玛干地区平均逆温层顶高度最大值出现在12月(608.4m),夏季七月份平均逆温层高度最小(236.5m)。急流高度的全年变化与逆温层顶高度的变化趋势相反,夏季低空急流高度最高,8月份有最大值359.1m,冬季高度最低,12月份为最小值229.1m。夏季低空急流多出现在逆温层顶以上,而冬季低空急流主要分布在逆温层顶以下。(4)低空急流对近地面风场有重要影响,在急流高于逆温层顶情况下,所对应的地面风速值最大。对混合层高度的分析结果显示,夏季混合层发展最高,6、7月份可达1400m左右,而冬季混合层高度最低,12月、1月低至200m附近。表明夏季白天湍流混合更利于低空急流上层动量的向下传递。对低空急流风速与气溶胶光学厚度的研究发现,夏秋两季急流风速与沙尘的关系较为显著,高沙尘对应的急流风速相对于低沙尘天可增速超过3m/s,并且由于夏季湍流活动旺盛,其对应的急流风速增强的影响高度也较高。冬季低空急流风速对沙尘的影响并不显著。另外因为春季冷锋过境等天气系统可以引起强沙尘暴发生,而分析结果也显示在春季低空急流的影响较小。
【学位单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：P442;P425.55
【部分图文】：

图３－２?２０００－２０１３多年平均（ａ）?８５０ｈＰａ气压层风场分布；（ｂ）沿４０°Ｎ剖面风速垂直分布??（灰色代表地形高度）??１４??

据上述塔克拉玛干地区风、温廓线的特征，考虑惯性震荡机制并结合其它地区低??空急流的定义，我们从风速最大高度、逆温条件Ｗ及风切变Ｈ个方面给出了塔克??拉玛干低空急流的判断条件。如图３－３所示：１、极大风速位于地面Ｗ上１ｋｍ范??围内；２、存在逆湿，逆温高度不低于地面Ｗ上５０ｍ?；?３、地面Ｗ上５ｋｍ内极小??风速值相对急流风速最大值降低４０％?Ｗ上。??５０００１?ｙ???４０００－?Ｊ??Ｅ?３０００?ｙ?Ｗｎｄ?ｓｐｅｅｄ?ｍｌｎｉｎｎｕｎｎ??一?＾?ｕｎｄｅｒ?５ｋｍ?ｏｇ！??吞?２０００?Ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ?ｈｅｆｇｈｔ??？至?Ｉ?Ｖ＾ｎｄ?ｓｐｅｅｄ?［?ｏｂｏｖｅ?５０＾?ｏｇｔ??１０００?—???ｒｒｉａｘｉｍｕｍ????????Ｑ?ｕｎｄｅｒ＊?１ｋｍ?ａｇｉ??????０?５?１０?１５?２０?巧０?２９５?３００?３０５?引０??Ｗｉｎｄ?Ｓｐｅｅｄ?（ｍ／ｓ）?Ｔｅｍｐｅｒｏｔｕｒｅ?（Ｋ）??图３－３塔克拉玛干低空急流判据??由于考虑到内陆干旱、沙漠区低空急流形成的惯性震荡机制，该理论中逆温??层的作用不可忽视，所Ｗ对塔克拉玛干低空急流的判定进行逆温的限定。此外，??由于模式层数据在该地区的最低层大约位于地面Ｗ上１０ｍ左右，若根据温度廓??线判巧的温度最大高度位于较低层，该逆温可能没有实际意义，逆温需要达到一??定的厚度才可能在急流形成的惯性震荡机制中起到作用，因此简单限定逆温至少??１６??

而更多的情况是通过急流极大风速与地面某高度（如５ｋｍ，３ｋｍ等）范围内的极??小风速差值来实现。我们的研究采用地面Ｗ上５ｋｍ高度内极小风速值与急流风??速最大值的差值来表示，即图３－３中（Ｕ，．－Ｕ〇Ｖ巧的值。??统计沙漠地区７８°Ｅ－８８°Ｅ，％°Ｎ－４２°Ｎ范围内，２０００－２０１３年００ＵＴＣ地面Ｗ??上Ｓｋｍ内极小风速值相对急流风速最大值降低百分比分布，即不??加判定条件３，分析满足另外两个条件的风、温廓线样本，结果如图３－４所示，??（［／广［／〇）／巧．较小值所占比例较少，其中（［／广而）化．＜?１０％部分所占比例仅??有２．７％，（Ｕｊ?－Ｕ〇Ｖ巧＜３〇％部分所占比例也不足１０％。这表明该地区风切??变值普遍比较大，根据其他两个条件所挑选的风廓线更多的部分符合低空急流的??风切变特征。而判定条件３的加入
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本文编号：2885332