崔世鋒+劉立群+程正飛

摘 要：高空氣象探測(cè)在揭示大氣結(jié)構(gòu)、建立大氣科學(xué)理論、提高天氣預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率上起著重要作用。高空氣象要素包括溫度、氣壓、濕度、風(fēng)，其中高空溫度的變化規(guī)律尤為復(fù)雜，是本文的研究重點(diǎn)。深入研究高空溫度、氣壓、濕度的結(jié)構(gòu)特征對(duì)了解我國(guó)高空氣象要素的變化規(guī)律具有一定的理論、實(shí)際意義及潛在的氣候?qū)W意義。

關(guān)鍵詞：高空；氣象要素；分布；特征

中圖分類號(hào)：P457 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20170832054

引言

本文資料來源于新一代GFE（L）1型二次測(cè)風(fēng)雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)跟蹤自由漂浮氫氣球攜帶的GTS1型數(shù)字式電子探空儀測(cè)得。該雷達(dá)系統(tǒng)安裝于安徽安慶市境內(nèi)，N3037'，E11658'，海拔63.2m。探測(cè)環(huán)境符合《常規(guī)高空氣象探測(cè)規(guī)范》[1]。雷達(dá)系統(tǒng)于每日07：15、19：15（北京時(shí)）各進(jìn)行1次實(shí)時(shí)綜合探測(cè)，要素包括氣溫、氣壓、濕度、風(fēng)，資料收集自2007年01月01日—2016年12月31日止，1份數(shù)據(jù)內(nèi)接收氣象要素的頻次達(dá)到50組/min，由于采集頻率密集，故按每10m層厚收集、分析氣象要素溫度、濕度、氣壓數(shù)據(jù)，資料總數(shù)達(dá)到7300份。

1 氣象要素的年際變化

1.1 溫度

衡量任意2個(gè)氣象要素（變量）之間關(guān)系的統(tǒng)計(jì)量是協(xié)方差和相關(guān)系數(shù)。對(duì)任意2個(gè)要素變量，其相關(guān)系數(shù)計(jì)算公式為：

將統(tǒng)計(jì)年限內(nèi)采集的數(shù)據(jù)，以相同高度溫度值進(jìn)行年平均，得出2007—2016年度不同高度的平均差值，結(jié)果顯示，2015年與2010年高度正相關(guān)，2015與2009、2016與2012高度負(fù)相關(guān)，圖1列出了曲線圖，亦能進(jìn)一步佐證。由于統(tǒng)計(jì)年限僅10a，統(tǒng)計(jì)資料不能得出不同高度下溫度的年度變化趨勢(shì)，數(shù)據(jù)僅具有氣象學(xué)意義，不能反映整個(gè)安慶地區(qū)的氣候特征。

1.2 氣壓、濕度

同樣方法得出2007—2016年度相同高度氣壓平均差值相關(guān)系數(shù)，數(shù)據(jù)顯示，除2012年與其他年度相關(guān)系數(shù)在0.6～0.8之間外，其他年份的相關(guān)系數(shù)數(shù)值均為0.9或1.0，2012年度氣壓較其他年份偏低。2007—2016年度相同高度濕度平均差值相關(guān)系數(shù)在-0.8～0.7之間變化，無規(guī)律可尋，說明濕度沒有明顯的的年度變化規(guī)律。

2 氣象要素的月變化

2.1 溫度

將特定月份的每日07：00、19：00溫度數(shù)據(jù)按相同高度的數(shù)值求和，得出全月底層至高層相同高度的溫度平均值，按四季分布分別選取1、4、7、10月，通過月平均值分析相同高度溫度隨高度的月變化。從圖2知，1、4、7、10月最低平均溫度均出現(xiàn)在相對(duì)測(cè)站高度為16820～18130m處，為-70.0℃、-70.0℃、-74.0℃、-74.0℃，變化幅度不超過1℃。在13400～21500m處該4個(gè)月平均溫度統(tǒng)計(jì)值均在-60.0℃以下，厚度達(dá)8000m。在相對(duì)測(cè)站高度10000m高空以下，相同高度的平均溫度統(tǒng)計(jì)值垂直變化依7、10、4、1遞減，1、4月相同高度的平均溫度統(tǒng)計(jì)值在相對(duì)測(cè)站高度10000m以上相交，1月平均溫度高于4月，直至相對(duì)測(cè)站高度13700m處。

2.2 氣壓、濕度

同樣方法得出氣壓、濕度月平均值，分析相同高度氣壓、濕度隨高度的月變化。數(shù)據(jù)顯示1、4、7、10月份的氣壓平均值隨高度變化曲線高度擬合，相關(guān)系數(shù)為0.999以上。濕度方面，1、4、7、10月份濕度平均值的隨高度變化曲線中，7月份的濕度自地層至20000m高度明顯較其他月份偏高10%左右，1月份在4000～11000m高空濕度明顯較其他月份偏低。

3 不同時(shí)次的氣象要素變化

將每日07：00、19：00探測(cè)的溫度數(shù)據(jù)按相同高度分類，得出2組歷時(shí)10a相同高度的統(tǒng)計(jì)值。結(jié)果顯示07：00、19：00次相同高度下歷年統(tǒng)計(jì)值的垂直標(biāo)準(zhǔn)差變化特征，07：00、19：00 2次的溫度在相同高度下歷年統(tǒng)計(jì)值的標(biāo)準(zhǔn)差年值變化高度吻合，相關(guān)系數(shù)為0.99，說明07：00、19：00 2次探測(cè)的溫度無明顯的時(shí)次性顯著差異。數(shù)據(jù)顯示，氣壓、濕度的垂直標(biāo)準(zhǔn)差變化高度吻合，相關(guān)系數(shù)均為0.99，07：00、19：00次無明顯的時(shí)次性顯著差異。

4 特定層次下溫度的變化

在常規(guī)高空氣象探測(cè)中，100hpa以下常選取1000、925、850、700、500、300、200、100hpa層次的各項(xiàng)要素值上傳匯聚，以便氣象業(yè)務(wù)人員進(jìn)行預(yù)報(bào)分析。

數(shù)據(jù)分析得出，7月平均溫度在200hpa以下均比其他月份高，說明本地區(qū)受太陽活動(dòng)的影響最為活躍，影響高度能達(dá)到12000m，接近對(duì)流層頂部[3]。1月份平均溫度在500hpa以下均比其他月份低，但在500hpa以上各月的平均溫度沒有顯著的變化規(guī)律，300hpa最低值出現(xiàn)在3、12月，200hpa最低值出現(xiàn)在4月，100hpa最低值出現(xiàn)在9、10月，沒有規(guī)律性。

從300～1000 hPa 高空， 溫度的季節(jié)變化趨勢(shì)基本一致， 即冬天溫度低， 夏天溫度高， 季節(jié)變化為單峰型，變化范圍在20～ 30℃之間， 最冷在1 月， 最熱在7 月。這是中緯度溫帶地區(qū)常見的氣溫季節(jié)變化型。在該層次，溫度的季節(jié)變化幅度隨著高度增加而減小。

在200 hPa 上溫度的季節(jié)變化不再明顯， 即在7-8 月各有一高溫值，而低谷在4 月。在100 hPa上溫度季節(jié)變化更趨平緩， 這符合大氣層結(jié)在平流層和對(duì)流層頂不同的狀況。

5 結(jié)論

運(yùn)用常規(guī)氣候統(tǒng)計(jì)方法對(duì)安慶高空溫度及其變化進(jìn)行了分析， 其主要結(jié)果如下：研究結(jié)果表明在安慶地區(qū)相同高度上的高空溫度、濕度年度沒有增加或減弱的變化趨勢(shì)，無規(guī)律可循。2012年度的氣壓與其他年度相關(guān)性較低，氣壓值比其他年份偏低；在相對(duì)測(cè)站高度10000米高空以下，相同高度的月平均溫度統(tǒng)計(jì)值垂直變化依7、10、4、1遞減明顯。相同高度的平均氣壓統(tǒng)計(jì)值垂直變化相關(guān)性好，高度擬合。相同高度的平均濕度統(tǒng)計(jì)值垂直變化7月份較其他月份高10%左右，1月份數(shù)值則偏低；07、19時(shí)次相同高度上的溫度、氣壓、濕度相關(guān)系數(shù)接近1，數(shù)據(jù)無明顯時(shí)次差異；7月份受副熱帶高壓影響，200hpa以下各規(guī)定等壓面溫度明顯比其他月份高。

參考文獻(xiàn)

[1]中國(guó)氣象局. 常規(guī)高空氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)規(guī)范[M].北京：氣象出版社，2010：2.

[2]黃嘉佑.氣象統(tǒng)計(jì)分析與預(yù)報(bào)方法[M].北京：氣象出版社， 2004：8.

[3]崔世鋒，葉仁玉. 2004—2011年安慶地區(qū)對(duì)流層頂?shù)奶卣鞣治鯷J].安慶師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2012， 18（3）：131-132.endprint