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《南京信息工程大学》 2011年
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北极地区大气边界层特征观测资料分析

程刚  
【摘要】:北极大气边界层结构研究是极地环境科学研究的重要组成部分。了解北冰洋大气边界层结构可以为研究北极地区的大气环境污染提供包括局地流场特征、温度场特征和大气湍流特征等在内的污染气象资料的依据,同时也可以丰富大气边界层理论,有助于改进模式性能,进而提高全球气候模拟的准确性和精度。 本文采用SHEBA试验中飞机探空数据(1998.5-1998.7),通过与飞机湍流观测所得大气边界层高度作对比,确定适用于北极海冰下垫面基于探空廓线的边界层高度估算方法。进而将此估算方法应用于SHEBA期间获取的一年连续性GPS探空观测资料(1997.10-1998.10),分析了北极大气边界层高度特征。结果表明:温度梯度法能够合理地确定大气边界层高度值,对于稳定边界层和对流边界层温度梯度最优临界值应分别取6.5 K/100m和1.0 K/100m;北极地区边界层高度在五月和六月的中值分别为400m和430m,远远高于七月和八月的180m和320m;一年中边界层高度最大值出现在五月,高度可达1150m。 我们对北极地区近地层逆温和低空急流特征观测分析表明,96%的观测时次(11:15和23:15)出现近地层逆温,其中22%的逆温为贴地逆温,70%的逆温厚度在250 m-850 m高度之间,冬半年贴地逆温发生频率、逆温层厚度和逆温层内的温度变化都明显要大于夏半年。全年间低空急流出现频率为41%,平均高度为520 m,最大频率出现在150 m附近,70%的急流出现在600 m高度以下。急流平均风速为10.6 ms-1,风速在4 ms-1-13 ms-1范围内的急流约占总数的75%,东和东北方向为全年急流的主导风向。根据对急流核和地面风速之间转换角分布的分析,惯性震荡可能是北极低空急流的主要成因。 北极地区冬天多晴空,云层相对较薄,夏天多云且云层较厚。夏季近地层相对于冰面的相对湿度很大,经常处于饱和状态。北极逆湿的出现对伴随这逆温过程,这可能是由于饱和水汽压与温度有关。
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