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南海地区大气波导分析与数值模拟初步研究

孙璐  
【摘要】: 本文使用NCEP再分析资料及常规气象资料对2006年南海地区大气波导现象出现的时空分布特点以及天气形势和大气状况进行了分析,并对春季和冬季比较有代表性的两个时段的气压场、湿度场、温湿垂直廓线、风场方面进行详细分析,研究了大气波导现象发生时的天气和环境条件。利用中尺度数值模式ARPS对我国南海地区的大气边界层的特征以及大气边界层内的环境变化进行模拟,进而通过大气修正折射指数在边界层的梯度变化分析研究大气波导的出现以及大气波导层的深度、类型以及强度等特征。 研究结果显示:(1)在东经110~140°,北纬5~35°海域范围内2006年大气波导现象出现最多的是4月份,不仅出现的日数比较多,而且出现的分布比较广,6月出现最少,1月与12月也有大规模大气波导现象出现。1月份大气波导主要出现在12时,4月份00时、06时、12时都出现了多日的大气波导现象,其中在月初有一次持续多日的大范围大气波导现象出现,6、10、12月大气波导出现的时间比较分散,主要集中在06时和12时,其中在18时没有出现大气波导现象。(2)春季大气波导现象多出现于东经130~140°,北纬22~30°,该区域位于反气旋的西北部,受下沉气流的影响,大气波导现象往往伴随着水汽含量随高度的锐减。大气波导现象所处区域大气层结比较稳定,常伴有低层逆温层。冬季大气波导现象主要出现于东经117~120°,北纬15~19°区域。大气波导现象位于高压脊线位置,相对湿度最小值中心,位于反气旋北部,大气波导现象所处区域内大气比较稳定。大气波导高发区均位于反气旋附近的大气边界层顶区域。(3)ARPS模式对南海地区大气波导现象进行了很好的模拟。模拟显示,大气波导现象多出现于中国南海区域西沙群岛东部以及东北部洋面以及太平洋西部菲律宾东部和东北部洋面,并且大气波导现象出现于反气旋的西北以及东北部边缘,位置随着反气旋闭合中心的移动而移动,强度也随反气旋闭合中心的消失而变化。(4)大气波导层往往伴随着位温随高度增加而快速增加以及大气中水汽比湿随高度增加而快速减小。4月份大气波导层层底一般从80m到200m,厚度能达到300m左右。6月大气波导现象比较少,主要位于太平洋西部菲律宾以东洋面,并位于反气旋闭合中心的西北部。6月份个例大气波导层层底一般从520m到650m,厚度能达到180m左右。10月份波导层顶在500m到700米之间,较高纬度发生的波导高度较低纬度发生的波导高度低,厚度仅为100m左右。1月大气波导现象,位于我国南海西沙群岛以东海域,个例显示大气波导层层底一般从380m到520m,厚度能达到140m左右。


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