1998年夏季风期间GAME再分析资料的质量分析及其应用

作     者：韩荣青 

作者单位：南京气象学院 

学位级别：硕士

导师姓名：何金海;李维京

授予年度：2003年

学科分类：07[理学] 070601[理学-气象学] 0706[理学-大气科学] 

主      题：再分析资料 对比分析 水平涡度转化项 斜压涡度发展 季风 

摘      要：为了更好地理解梅雨锋区多尺度云系的能量与水分循环过程以及他们与地面水文过程的相互作用，从而搞清梅雨区云系的多尺度动力学及其与东亚季风的关系，1998年夏季中日合作开展了淮河流域能量与水分循环试验(HUBEX)，该试验和GAME其他试验的探空加密观测资料作为原始资料的一部分经过同化分析，得到了GAME再分析资料。本文分为两个部分，第一部分是将GAME再分析资料与NCEP再分析资料进行分析对比，从而想得出包含试验加密观测资料的GAME再分析资料与不含试验加密观测资料的NCEP再分析资料有何异同，包含试验加密观测资料的GAME再分析资料是否更精确?以及精确的主要原因是什么?——是由于两组再分析资料的同化模式不同而造成的还是由于加入模式的初始资料不同而造成的?上面两个问题的解答是对GAME的诸多外场试验是否具有持续开展价值的试验期科学证明。第二部分是基于第一部分的结果，用GAME再分析资料对1998年夏季风中的大尺度斜压涡度发展进行了动力诊断分析，以期用更精确的资料来了解东亚夏季风的动力机制。 在第一部分，本文以1998年6-8月我国江淮地区的天气过程为背景对GAME和NCEP两组不同的再分析资料的基本要素场、导数场、降水量场和地面通量场用气候诊断和统计的方法进行了对比分析，结果表明，在对流层低层和中高层GAME再分析资料的基本要素场及地面的降水场和通量场较NCEP再分析资料更为准确;GAME再分析资料能很好地反映出西南涡东移并影响江淮大暴雨的重要天气特征，而NCEP资料则反映不出这一现象。通过对GAME外场试验期和非试验期的GAME与NCEP两组再分析资料进行对比分析，我们得到，GAME再分析资料优于NCEP再分析资料的主要原因是GAME的资料 同化系统中加入了包括HUBEX等气象科学试验的探空加密观测资料。因此，本文也证 实了GAME的外场加密观测试验一HUBEX等开展的必要性，说明增加观测资料的时空分 辨率对于提高我国天气气候的 准确率具有重要意义。 在第二部分，基于第一部分的结果，本文在斜压涡度发展理论的基础上，用在我 国季风区具有更高准确性的GAME再分析资料，讨论分析了能代表大尺度大气斜压性 强度的水平涡度在向垂直涡度转化的情况，说明了此转化就是具有明显经向垂直结构 特征和强斜压性的夏季风环流圈将其经向垂直剖面上的涡旋通量强迫于水平运动的现 象。在P坐标垂直涡度方程中，利用P坐标向Z坐标转换的公式将水平涡度向垂直涡 度转化的所有项分离出来，这些项具有明显的斜压特征，对其进行尺度分析后，得出 在可以忽略潜热释放对涡度影响的对流层中、高层，此转化项是大尺度斜压涡度发展 的重要项。通过对1998年48月的GAME再分析资料进行实际计算也发现，转化项 在东亚夏季风上升支的600hPa及以上层次对垂直涡度的局地变化贡献很大，不能忽 略。同时发现水平涡度向垂直涡度的转化在南海季风爆发时和江淮梅雨入梅及发展过 程中均有指示性意义，在南海季风爆发以后，在中国东南部地区，转化项的大小与夏 季风的活跃和中断等活动有着几乎一致的变化规律，这从侧面也指出了，此转化项的 变化是夏季风演变所具有的本质特征，并且它反映出了西太平洋副高在中国大陆的活 动情况。