黄东海大气边界层高度时空变化特征

论文摘要

海洋大气边界层高度对于污染物的扩散、海气能量的交换以及海雾的产生和海上层云、积云对流的发展都有着重要的影响,本文利用2005～2008年大连、青岛和台州5325个高分辨率L波段二次测风雷达探空资料、地面观测资料以及再分析资料,对沿海台站以及整个黄东海边界层高度时空变化特征进行了分析,主要结论如下:(1)青岛和台州傍晚的边界层高度略高于清晨,多为稳定和中性状态,青岛在春季稳定边界层最多,与4～7月的季节性逆温相对应;台州稳定边界层分布在秋冬季节,受地面辐射逆温影响,并且逆温高度要高于青岛。(2)青岛边界层高度存在日变化,在01、07、13和19LST四个时刻的计算结果中,午后13LST最高,傍晚19LST要高于清晨,高度变化程度介于内陆和海洋之间;通过小波分析发现,九月边界层高度日变化最为显著,这是由于7、8月份青岛盛行偏南风,受到海洋的调节,昼夜温差减小,同时7、8月多云和阴雨天气较多,热力因素对边界层的日变化影响明显减小,边界层的日变化减弱;通过典型天气的个例分析发现,热力对流占优势时边界层高度日变化比动力剪切占优势时明显。(3)分别用位温梯度法和干绝热法计算混合层高度,与观测的正午边界层高度对比,干绝热法计算结果更接近实际观测值;通过比较,沿海台站的边界层高度的季节变化与内陆台站不同,在夏季(6月)最低,秋季(9、10月)最高。在沿海台站,春、夏季海气温差小甚至为负值,下垫面相对稳定,浮力热通量最小,约920 hPa暖平流导致的低层季节性稳定大气层的建立以及夏季小的风切变都使得边界层高度在春、夏季节较低;相反的,在秋冬季节,下垫面不稳定,浮力热通量大,以及大的风剪切都有利于湍流的发展,形成更高的边界层。此外,台州秋冬季节近地面辐射逆温对当日混合层的发展没有影响;(4)通过小波分析,发现沿海台站边界层高度有显著的2～4天天气尺度振荡,10～20天准双周振荡以及30～60天的准40天振荡。天气尺度周期和准双周振荡的显著时域在春秋季节,台州较另外两个台站约延迟一个月;大连和青岛准40天振荡在夏季最为明显,而台州在1、2月最明显,说明这种季节内的振荡与地域分布有关;(5)黄东海大部分海区边界层高度季节变化呈现夏季低、冬季高的单峰结构,和东高西低、南高北低的空间分布。与陆地边界层高度的季节变化主要收到太阳辐射强度的影响不同,在海洋上空,由于海气温差和风速的季节变化,从而产生与陆地相反的感热通量和潜热通量的季节变化,是海洋上空大气边界层高度季节变化与陆地相反的主要原因。边界层高度在11、12月份有明显的东西分布,而在夏季(6、7月)主要表现为南北分布。边界层高度季节变化在黄海北部最为明显,在东海海域季节变化约700m,黄海海域可达约1000m。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1. 引言
• 1.1 边界层分类
• 1.2 边界层高度研究现状
• 1.3 研究目的
• 2. 资料与计算方法
• 2.1 资料简介
• 2.2 计算方法
• 2.2.1 位温廓线法
• 2.2.2 干绝热法
• 3. 沿海台站边界层高度日变化分析
• 3.1 清晨和傍晚边界层结构对比
• 3.2 青岛边界层高度日变化
• 3.3 个例分析
• 3.3.1 典型晴空和阴天个例
• 3.3.2 典型雾日和降水个例
• 4. 沿海台站混合层高度多时间尺度时空变化
• 4.1 计算方法比较
• 4.2 混合层高度季节变化及影响因素
• 4.4 小波分析
• 4.4.1 天气尺度振荡
• 4.4.2 季节内振荡
• 5. 黄东海边界层高度空间分布和季节变化
• 5.1 再分析数据与探空数据对比
• 5.2 黄东海边界层高度季节变化与空间分布
• 5.3 影响因素分析
• 6. 结论与讨论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 在学期间发表的学术论文