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地表风对喜马拉雅南坡降水系统的影响研究:GPM观测
张奡祺; 傅云飞
中文摘要青藏高原及喜马拉雅山脉对南亚季风有着非常重要的影响。在夏季高原的热力作用驱动了南亚季风进入北半球,而南亚季风的继续北移却被高原和喜马拉雅山脉隔断。在南亚季风期,高原和季风的相互作用对周边地区的天气和气候产生了极为重要的影响。受此影响下,大量降水形成于喜马拉雅南坡,使喜马拉雅南坡成为研究季风与地形相互作用的关键区域。由于喜马拉雅南坡人迹稀少,地基观测罕见,星载测雨雷达是观测这一区域降水的唯一有效手段。大量研究关注于喜马拉雅南坡降水系统是如何产生的。Houze et al.(2007)发现山谷风可能对降水产生有影响。Boos and Kuang (2010)认为喜马拉雅山脉通过物理隔绝印度次大陆和温带区域,产生了强大的季风,由此形成大量降水。Wu et al.(2007)形容青藏高原为一个热力气泵,在夏季其驱动了高原上方的空气上升,使得南亚的湿空气不断向高原汇聚。Wang et al.(2016)定义了一个新的影响机制,他提出高原南坡的冷却作用也会导致降水的发生。此外,高原上常见的地表加热作用导致的"桅杆"状降水对南坡的降水很可能也有影响(Fu et al.,2006).这些不同的降水机制导致了喜马拉雅南坡降水特征不同。因此,在研究南坡降水时应该引入一个可以很好指示降水机制的环境变量。地表风对感热影响十分重要并且属于大气环流的一部分,它就属于这样的环境变量(Yang et al.,2011),地表风向受降水机制的左右。例如,热泵效应对应着上坡风(Wu et al.,2007),而谷风效应对应着下坡风。假设物理隔绝是唯一的地形扰动,则地表风主要绕着青藏高原走,这是因为青藏高原的海拔远高于1.5 km的临界爬升高度(Trenberth and Chen,1988)。而当局地热作用是南坡降水的主导机制时,降水系统的平均地表风速通常小于1 m/s (Wang et al.,2016)。为了更好地认识喜马拉雅南坡的降水过程,本文基于DPR_MS的降水数据识别了降水系统,并依据相应的ERA-interim地表风将降水系统分为5类。通过个例及统计方法,本文研究了5类降水系统的水平分布、结构特征以及降水与地形间的关系,并讨论和验证了其分别对应的降水机制。研究表明不同降水特征可能是由于地表风导致的,主要结论如下所述:1.上坡类降水系统由"热泵效应"触发。它们大多数在下午出现在海拔适中的SSSH区域,其低层风场为强的上坡风。在爬坡过程中,I类降水系统大气中水分不断减少,导致其地表降水粒子浓度、粒子大小以及降水强度均逐渐变小。此外,沿着喜马拉雅山脉的径向界面上(垂直于地形),I类降水系统的雨顶高度在海拔2km出存在一个极小值。2.下坡类降水系统主要由夜间的山谷风所驱动。它们均匀地分布在整个喜马拉雅南坡区域,并伴随着弱的从青藏高原来的下坡风,水汽含量较少。因此,II类降水系统近地表粒子浓度低、粒子半径小、降水率小且雨顶高度低。3.自东的绕流类降水系统主要受喜马拉雅山脉的物理隔绝作用驱动。大多数III类降水系统于早晨出现在FHH及SSSH区域的交界处。它的低层气体来自水汽充沛的孟加拉湾,因此其降水率大且雨顶高度高。当III类降水系统到达山坡时,高的地势缩短了粒子在液态降水区碰并增长的距离,因此其粒子变小但浓度增加。此外,地形对III类降水系统的雨顶高度有着轻微的抬升作用。4.自西的绕流类降水系统同样受物理隔绝作用驱动。然而,IV类降水系统的低层大气来自干旱的沙漠,水汽含量少,且对流降水比例最大。因此,其雷达回波在0o C强且高,但在0o C层以下却很弱。受低层干空气的影响,小的降水粒子会在降水过程中蒸发,因此其地表降水率也很小。5.微风类降水系统可能是由于地表感热作用(或者加热或者冷却)导致的。受其降水机制的隐形,其大多数于正午或者午夜出现在SSSH区域。它的雨顶高度较高但地表降水率却相对较小。以上研究结果均是基于再分析资料的地表风场,至于模式中风场和降水系统的对应情况,目前仍不清楚,有待后续研究。
中文关键词降水系统 ; 粒子浓度 ; 喜马拉雅 ; 降水过程 ; 青藏高原 ; GPM
来源出版物第35届中国气象学会年会 S21 卫星气象与生态遥感
出版年2018
页码2
中图法分类号P412;P426.6;P425
资源类型会议论文
条目标识符http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/337189
作者单位中国科学技术大学
推荐引用方式
GB/T 7714		 张奡祺,傅云飞. 地表风对喜马拉雅南坡降水系统的影响研究:GPM观测[C],2018:2.
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