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《中国气象科学研究院》 2012年
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青藏高原大气水汽变化和对辐射影响的模拟

梁宏  
【摘要】:本论文基于多源大气水汽资料(地基GPS、探空和数值模式输出),采用多种研究方法以及大气辐射模式,探讨了青藏高原(简称高原,下同)大气水汽多时间尺度变化特征及其对辐射模拟的影响。结果表明:(1)近10多年(1999~2010)拉萨探空(RS)观测的大气水汽总量(PW)比地基GPS观测的结果(GPS_PW)明显偏小,偏小程度随使用不同的探空仪而异,新型探空仪(GTS-1)的探测偏差明显小于旧型探空仪(GZZ-2)的探测偏差。分析发现PW偏差(RS_PW-GPS_PW)具有明显季节变化和日变化特征。太阳辐射加热以及气温日变化和季节变化是造成PW偏差日变化和季节变化的原因。据此提出了PW偏差的订正方法,该方法在实际应用中取得了较好订正效果。(2)近35年(1976~2010年)高原PW和大气平均温度均呈显著增加趋势,大气增温是PW增加的重要因素。在高原夏季风活跃期(4月上旬~10下旬)PW具有4~14天和60~90天的显著变化周期。夏季高原及周边地区的季风区和季风边缘区PW随海拔高度的变化符合幂函数规律。高原PW具有显著日变化特征,该特征随站点海拔高度、地形和局地气候特点的不同而异。(3)基于降水临界理论,建立了PW和降水量之间的关系式。在高原大气增温和增湿的背景下,极端降水发生频率增加。(4)高原地区ECMWF分析资料的PW与GPS_PW基本一致,JRA-25分析资料的PW在夏季略偏小。NCEP和Met-Office分析资料的PW夏季明显偏小,这些大气水汽估算误差对高原长短波辐射模拟均有重要影响。(5)高原大气水汽、臭氧、气溶胶和云对太阳辐射直接影响呈显著季节变化特征。水汽对太阳辐射吸收月平均值约9~95W/m~2,约占太阳总辐射2%~13%。臭氧对太阳辐射吸收月平均值约8~12W/m~2,约占太阳总辐射1.5%~1.8%。气溶胶对太阳辐射直接影响为春夏季较强,秋冬季较弱。高原气溶胶直接辐射强迫年平均值约-13.7~-10.1W/m~2。云对地表短波辐射强迫年平均值约70~140W/m~2,其大小与站点所处区域的气候特征有关。高原大气水汽、臭氧和云对向下长波辐射的影响也呈显著季节变化特征。大气水汽向下发射的长波辐射约10~78W/m~2,约占地表向下长波辐射6.0%~25.0%。臭氧向下发射的长波辐射约1.6~2.0W/m~2,约占地表向下长波辐射0.6%~1.0%。云对向下长波辐射影响的年平均值约20~40W/m~2。近35年高原夏季水汽增加对太阳总辐射、净短波辐射和长波辐射的影响分别为-1.16±0.40、-0.93±0.32和1.28W m-2/10a。年平均水汽增加对太阳总辐射、净短波辐射和长波辐射的影响分别为-0.57±0.18、-0.45±0.14和0.65W m-2/10a。
【学位授予单位】:中国气象科学研究院
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:P426;P422

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