青藏高原复杂地形对局地及下游夏季云降水特征的模拟研究

作     者：杨恺 

作者单位：南京信息工程大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈景华

授予年度：2023年

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

主      题：青藏高原 复杂地形 水汽收支 云降水过程 数值模拟 

摘      要：青藏高原(以下简称高原)大地形对南亚夏季风(SASM)形成和维持的物理机制具有重要调控作用。高原不同区域的复杂地形对SASM产生了不同的影响,影响SASM在高原上的云降水特征,并对季风向下游推进的强度产生影响。本文利用天气研究和预报模式(WRF),研究高原各部分地形隆起对区域气候变化产生的个体和总体作用,并在此基础上,使用高分辨率地形高程数据进行实验,探究高原地形复杂度增加,对季风推进和水汽收支产生的影响机制。结果表明:(1)高原南坡隆起对南亚高压(SAH)的维持和发展起到了积极作用。这有利于SASM北支维持水汽供应。同时,高原南坡有利于中纬度对流层异常环流系统的产生和发展,促进了水汽和对流云向下游的传递。高原平台产生了局地加热产生作用,有利于抬升形成对流云和降水,同时使对流层高层因非绝热加热增强而变暖。高原的水汽主要向中国中东部(CEC)输送。高原敏感区(98°-105°E,25°-32.5°N)对水汽输送路径存在影响。去掉高原敏感区有利于中国东南部(SEC)地区的降水和对流云的增加。(2)去除整个区域地形,有利于中纬度高原北部的水汽异常辐散,更多的水汽对我国东北水汽异常辐合存在贡献。中纬度动力异常与低纬度动力系统形成了对峙状态。导致降水及对流生成过程效率低下,季风在陆地推进减弱,降雨带南移。(3)随着模式对高原复杂地形的解析度增加,地形阻力的增加导致了西风带减弱,经向风增大,形成了新的地转平衡。模式总体上对地面风速存在高估。当高原复杂地形增加后,地形阻力和其他与非均匀地表强迫相关的过程得到更好的解析。风速高估得到了修正,且直接提高水平分辨率带来的风速修正更为明显。(4)随着模式对高原复杂地形解析度增加,高原南坡斜坡近地层的绕流和爬流分量均呈现下降趋势,低层水汽减少,更多水汽以地形驱动降水的形式留在了高原南坡前缘及低海拔上升区。降水潜热释放和地形作用使SAH增强,使高原对SASM北支的俘获水汽的能力提升,增强了平流输送和热力抬升,间接促进了更多的水汽向高原的输送。(5)与改变地形数据的分辨率相比,模式水平分辨率的改变对复杂地形的平滑效应对于水汽输送的影响超过了更改地形数据本身。在更高的水平分辨率下,提高地形数据分辨率对高原水汽输送带来差异会更明显。