亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        探空與地面露點溫度兩種資料反算大氣可降水量間差異對比

        2020-11-23 06:10:22柯莉萍陳銀東
        中低緯山地氣象 2020年5期
        關(guān)鍵詞:威寧探空露點

        柯莉萍,張 艷,陳銀東,楊 洋,閻 廷

        (1.貴州省威寧彝族回族苗族自治縣氣象局,貴州 威寧 553100;2.貴州省織金縣氣象局,貴州 織金 552100)

        0 引言

        大氣可降水量(PWV,Perceptible Water Vapor)就是地面以上垂直大氣柱中的總水汽量,是用來衡量大氣中水汽含量及地球氣候系統(tǒng)能量交換的重要指標。降水量與水汽總量的躍增有較大的相關(guān)性。大氣中水汽隨時間的躍增變化,在強對流天氣過程和暴雨的預(yù)報中,有較好的指示意義。梁豐等[1]研究中表明,PWV短時間內(nèi)的迅速增長常常與降雨過程出現(xiàn)相對應(yīng),PWV的大小與降雨量之間的相關(guān)性不顯著。李延興等[2]對廣東汕頭PWV與降雨量的關(guān)系研究發(fā)現(xiàn),PWV的高值時段與降雨過程顯著相關(guān)。楊紅梅等[3]華南暴雨的水汽特征研究表明,PWV會以緩慢增加、快速增加、穩(wěn)定持續(xù)增加的變化形勢,并具有階段性的變化特征。曹云昌等[4]的研究表明,降雨量與大氣可降水量的快速增長之間具有較好的對應(yīng)關(guān)系。騰林等[5]研究顯示貴州暖區(qū)暴雨發(fā)生前低層有強的水汽供應(yīng)。

        大氣可降水量的探測方法較多,常用的手段有:常規(guī)探空探測、水汽輻射計[6]、地基GPS、激光探測、雷達探測、地面露點溫度反算等。探空氣象觀測一般每天進行兩次綜合觀測(UTC:00,12),主要是觀測氣壓、溫度、相對濕度、風向、風速等氣象要素。由于探空觀測站點不多,數(shù)據(jù)的時空分辨率為12 h,分辨率較低。地面氣象觀測數(shù)據(jù)的獲取達到分鐘級,連續(xù)性好,地面氣象資料在預(yù)報預(yù)警服務(wù)中發(fā)揮了很好的作用。許多學者利用探空和地面氣象資料反演大氣可降水量(PWV),并進行了對比分析。盧士慶等[7]通過幾種求算大氣可降水量的方法比較研究表明,探空資料、地面露點資料、GPS數(shù)據(jù)計算出的大氣可降水量相關(guān)性較好,可以使用。楊景梅[8]等建立了大氣可降水量與地面露點之間的經(jīng)驗公式,研究表明,PWV與表征地面濕度的水汽壓、露點之間相關(guān)性顯著。地面水汽含量的大小在整層大氣的可降水量中影響很大。向玉春等[9]的3種大氣可降水量推算方法結(jié)果表明,探空資料和地面資料計算的大氣可降水量相比,地面相對偏小,偏小1.4%。

        威寧縣位于貴州西部,地處云貴高原,屬于亞熱帶濕潤季風氣候區(qū)。年均降雨量890 mm,降水時空分布不均。利用威寧(56691)站2018年探空資料、地面露點資料分別計算大氣可降水量(PWV),論證探空、地面兩種資料反算的PWV間的數(shù)據(jù)可替代性,地面觀測資料的時間和空間分辨率小的優(yōu)點,恰恰彌補高空觀測分辨率不足。二者間的互補作用將在降水天氣過程的預(yù)測預(yù)報方中發(fā)揮重要作用。許多學者的研究表明,幾乎每次強降水過程在發(fā)生前,PWV均有明顯的階躍變化。在降水過程比較頻繁的時間段內(nèi),與PWV表現(xiàn)出的高值短波振蕩有較好的一致性,反映出足夠的水汽是形成降水的必要條件,PWV隨時間變化特征對降水的預(yù)報具有一定的指示作用。威寧地形復(fù)雜,強降水過程具有明顯的突發(fā)性和局地性,通過研究PWV與降水天氣過程的關(guān)系,以提高降水預(yù)報準確率。

        1 資料和方法

        1.1 采用資料

        本文利用2018年貴州省威寧探空站(56691)每天UTC(00,12時)兩次觀測資料和每日地面露點(02、08、14、20時)4個時次觀測資料反算大氣可降水量(PWV),樣本數(shù)量為365個 ,并對其進行差異對比分析。利用2018年春季和夏季降雨量資料,樣本數(shù)量為184個;8月22日一次大雨天氣過程,與同時段的探空和地面計算的PWV進行對比分析。

        1.2 采用的方法

        1.2.1 探空資料計算大氣可降水量(PWV)方法 通過探空儀測量不同高度大氣中的P、T、U來獲取PWV[7], 公式可表示為:

        (1)

        (2)

        (3)

        上述(1)~(3)式中:W為大氣可降水量(單位:mm);ρ為液態(tài)降水密度(單位:g/cm3);g為重力加速度(9.8 m/s2);q為混合比濕(單位:g/kg);e為水汽壓(單位:pa);RH為相對濕度(單位:%);T為溫度(單位:℃);P為總大氣壓(單位:Pa)。為方便計算,將(1)式進行離散化后得到地面P地到0簡化公式為:

        (4)

        探空資料計算PWV的具體步驟為:

        ①先根據(jù)探空各個層上的露點溫度將水汽壓e計算出來;

        ②然后用(2)式計算各層上的比濕q;

        ③用(4)式計算大氣可降水量(PWV)W。

        因水汽主要集中在對流層以下,本文采用的750 g探空氣球的探測資料,不同的天氣狀況下的探測高度可到達26~32 km,對大氣可降水量的計算精度沒有影響。

        1.2.2 地面露點計算PWV方法 對流層中的下半部是水汽的主要集中區(qū),在整層大氣中近地層的水汽含量占主導作用。鑒于一個地區(qū)氣候有相對穩(wěn)定性的特點,楊景梅等[7]用地面濕度參量建立了大氣可降水量和地面露點間的經(jīng)驗公式。因為威寧地處云貴高原,地面露點計算PWV方法采用文獻提供的云貴高原地區(qū)的整層大氣可降水量(PWV)與地面露點經(jīng)驗關(guān)系式:

        (5)

        b0′=0.02r1+r2-r3

        (6)

        b1′=0.062exp(0.036H+0.12)-r4

        (7)

        r1=exp(-1.975H2+3.983H+0.400)

        (8)

        (9)

        r3=0.0

        (10)

        (11)

        (5)~(11)式中:W為大氣可降水量(單位:mm);Td為露點溫度(單位:℃);b0′、b1′為經(jīng)驗系數(shù);H為海拔高度(單位:km);φ為地理緯度。威寧緯度為26°52′N,海拔高度為2 237.5 m。計算出威寧的b0′、b1′經(jīng)驗系數(shù)分別為0.011 3、0.076。

        2 探空大氣可降水量與地面露點大氣可降水量對比分析

        威寧(56691)每日探空大氣可降水量采用每天兩個時次(UTC:00,12時)的TK/PWV進行平均獲得。每日地面露點計算的大氣可降水量采用(02、08、14、20時)4個時次的DM/PWV平均獲得。圖1是2018年春季(3—5月)、夏季(6—8月)、秋季(9—11月)、冬季(12—次年2月)4個季節(jié)兩種資料計算的大氣可降水量(PWV)序列圖,從圖可以看出,春季、秋季兩種資料計算的大氣可降水量的波峰和波谷吻合度最好,峰值和谷值的變化趨勢一致性好,夏季、冬季兩種資料計算的大氣可吻合度次之,峰值和谷值的變化趨勢也有較好的一致性。差異上,DM/PWV高于TK/PWV,可能由于時空分辨率及探空觀測的溫、壓、濕等誤差的影響??偟膩碚f,兩種資料計算的大氣可降水量趨勢變化有較好的一致性。

        圖1 2018年春、夏、秋、冬季DM/PWV和TK/PWV大氣可降水序列圖Fig.1 Sequence diagrams of DM/PWV and TK/PWV inspring, summer, autumn and winter 2018

        使用Excel 2010軟件對數(shù)據(jù)進行回歸分析,4個季節(jié)顯著性水平都為95%。TK/PWV和DM/PWV整體一致性很高。春季DM計算的平均值為18.31 mm,TK的平均值為16.71;夏季DM的平均值為32.49 mm,TK的平均值為30.10,秋季DM/PWV的平均值為20.53 mm,TK的平均值為18.16;冬季DM的平均值為9.72 mm,TK的平均值為7.52,4個季節(jié)TK的平均值均小于DM的平均值。從表1可以看出,4個季節(jié)中TK與DM的平均差值絕對值,春季二者差值最小,為1.6 mm,夏季最大2.38 mm,年均差值為2.13 mm,屬于毫米級。閔昌紅等[10]的研究表明,氣球凈舉力的大小會對探空記錄有一定的影響。丁金才等[11]的研究表明由于探空雷達觀測的T、P、U誤差影響,對TK/PWV產(chǎn)生誤差為2 mm。因此,利用威寧探空與地面露點資料計算的PWV的精度相當,二者有很好的一致性。

        從表1看,春、夏、秋、冬4個季節(jié)的TK/PWV的標準差(STD)均大于DM/PWV的標準差(STD),夏季最大,差值為0.71 mm,4個季節(jié)差值均在1 mm內(nèi),TK/PWV的離散程度略大于DM/PWV。兩種數(shù)據(jù)計算的PWV的偏離程度不大,具有較好的一致性。圖2為春季、夏季、秋季、冬季數(shù)據(jù)計算的TK/PWV和DM/PWV散點圖,匹配樣本為365個,在y=x兩側(cè)均有數(shù)據(jù)分布。從圖2和表1來看,探空、地面露點資料計算的春、夏、秋、冬4個季節(jié)的PWV都具有較強的相關(guān)性,均呈現(xiàn)正相關(guān),四個季節(jié)的平均相關(guān)系數(shù)達0.816。其中,秋季二者相關(guān)性最強,相關(guān)系數(shù)最大。春季次之。夏季和冬季也有較好的相關(guān)性,相關(guān)系數(shù)均為0.754。TK/PWV和DM/PWV數(shù)據(jù)直線斜率秋季最大為0.982 1,春季次之,秋季最小為0.884。

        表1 TK/PWV與DM/PWV特征值表(單位:mm)Tab.1 TK/PWV and DM/PWV characteristic value table(unit:mm)

        圖2 TK/PWV與DM/PWV散點圖(a.春季;b.夏季;c.秋季;d.冬季)Fig.2 Scatter diagram of TK/PWV and DM/PWV(a.spring;b.summer;c.autumn;d.winter)

        3 實際降雨量與大氣可降水量的關(guān)系特征分析

        根據(jù)威寧多年降雨量資料統(tǒng)計表明,降水量主要集中在4—9月,占全年降雨量的2/3。同時,強降水主要發(fā)生在春季和夏季,因此僅對春季和夏季降水與大氣可降水量的關(guān)系進行分析。圖3給出了2018年威寧國家基準氣候站春季和夏季的實際降雨量與地面露點(DM/PWV)與探空資料(TK/PWV)的序列圖。圖中可以看出,探空與地面大氣可降水量的變化趨勢一致,降水發(fā)生前PWV會有不同程度的振蕩,降水常會在PWV的波峰和波谷附近發(fā)生。春季和夏季對于降水過程預(yù)報的PWV閾值不一致,3—4月閾值為15 mm;5—6月閾值為25 mm;7—8月閾值為35 mm,降水過程發(fā)生前大氣可降水量的日變化率為4~6 mm/d。

        圖3 2018年春季(a)、夏季(b)降雨量與大氣可降水量序列圖Fig.3 PWV sequence and actual precipitation in 2018(a.spring;b.summer)

        以威寧站2018年8月22日一次大雨降水天氣過程為例,對大氣可降水量與降水關(guān)系進行分析。此次降水天氣過程降雨量為30.8 mm,降水時段主要集中在21日23時,22日11—14時,降雨量分別為0.3 mm、1.4 mm、14.8 mm,13.9 mm、0.4 mm。因探空時間分辨率為12 h,跨度較長,地面資料的時間分辨率遠小于探空,采用DM/PWV可以很好反映二者間的對應(yīng)關(guān)系。圖4為21—22日地面48 h 逐小時大氣可降水量變化情況,從圖看出,大氣可降水量在21日20時從29.93 mm快速增加,22時達到最大39.95 mm,大于閾值35 mm,小時變化率為5 mm/h,23時00分開始降雨,降雨結(jié)束后PWV開始下降。到22日08時一直維持在閾值以上。PWV從22日09時的35.11 mm開始增加,11時達到最大39.05 mm,小時變化率為4 mm左右,然后開始降雨,持續(xù)到14時降水過程結(jié)束,14時后大氣可降水量急劇減小。

        圖4 2018年8月21—22日逐小時DM/PWV和降雨量Fig.4 Hourly DM/PWV and rainfall August 21—22, 2018

        4 結(jié)論

        通過威寧探空和地面露點資料的大氣可降水量計算結(jié)果,分析其均值等差異及與降水量間關(guān)系,結(jié)論如下:

        ①TK/PWV和DM/PWV間具有較強的相關(guān)性。二者間月、季變化趨勢總體一致性好。

        ②DM/PWV與TK/PWV間個別值差較多外,總體上兩者值較為接近,說明用地面資料計算大氣可降水量是可行的。DM/PWV資料的高時空分辨率在反映大氣水汽的時空變化上具有一定的優(yōu)越性。

        ③PWV閾值及變化率對于臨近降水預(yù)報具有較好的作用,但形成降水的因素較多,還需在實際應(yīng)用過程中不斷總結(jié)加以修正。

        ④對2018年8月22日一次大雨天氣過程分析表明:降水前1~4 h大氣可降水量會有不同程度的急增,急增的時間、增幅及最大值能很好反映該地水汽的輸送的累積量。降水過程結(jié)束后,大氣可降水量逐漸減小。大氣可降水量與降水過程之間存在較好的對應(yīng)關(guān)系,PWV的大小與實際降雨量間不成比例。大氣可降水量在降水預(yù)報中具有一定的指示作用。

        猜你喜歡
        威寧探空露點
        露點溫度是個什么東西
        探空氣球為高空氣象“把脈”
        低溫風洞極低露點快速測量裝置研制
        中國測試(2021年4期)2021-07-16 07:49:18
        威寧草海
        觀鳥——威寧草海
        1948 年10 月9 日貴州省威寧地震研究
        貴州科學(2016年5期)2016-11-29 01:25:49
        TK-2GPS人影火箭探空數(shù)據(jù)與L波段探空數(shù)據(jù)對比分析
        新聞報道要當心露點走光
        新聞傳播(2015年10期)2015-07-18 11:05:40
        淺談凈舉力對探空氣球升速及施放高度的影響
        河南科技(2014年14期)2014-02-27 14:12:08
        鄭州探空數(shù)據(jù)庫的建設(shè)簡介
        河南科技(2014年4期)2014-02-27 14:06:59
        无人视频在线播放在线观看免费| 男女18视频免费网站| 美女张开腿黄网站免费| 色狠狠色噜噜av天堂一区| 少妇人妻偷人精品一区二区| 福利一区二区三区视频午夜观看| 成 人 网 站 在线 看 免费| 精品视频在线观看一区二区有| 国产91精品一区二区麻豆亚洲| 成人影院在线视频免费观看 | 亚洲av无码专区亚洲av网站| 男人边吻奶边挵进去视频| av无码一区二区三| 国产少妇一区二区三区| 中文字幕亚洲一二三区| 日韩精品真人荷官无码| 韩国19禁主播深夜福利视频| 妞干网中文字幕| 亚洲中文字幕第一页免费 | av中文码一区二区三区| 熟女一区二区国产精品| 亚洲国产美女精品久久久久∴| 曰韩无码二三区中文字幕| 亚洲国产精品国自产电影| 国产亚洲一区二区三区成人 | 国产成人亚洲综合无码DVD| 久久亚洲一区二区三区四区五| 中文字幕一区久久精品| 亚洲综合欧美色五月俺也去 | 国产乱人伦av在线无码| 国产精品自产拍在线18禁| 国产一区二区三区av免费观看| 亚洲精品视频1区2区| 欧美亚洲色综久久精品国产| 亚洲一级无码片一区二区三区| 久久精品女人天堂av麻| 丰满少妇在线播放bd| 99久久久无码国产精品6| 国产精品久久国产精品99gif| bbbbbxxxxx欧美性| av一区二区三区综合网站|