青藏高原夏季土壤湿度变化对局地对流性降水的影响

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土壤湿度与降水之间的反馈过程一直是陆气相互作用研究的热点之一。青藏高原地区作为气候变化的敏感区和对流降水活动的活跃区,土壤湿度与降水之间存在的反馈机制以及土壤湿度变化会对降水产生怎样的影响是非常值得关注的问题。本文采用数值模拟和一维大气边界层模型结合对流激发潜能-低层大气湿度指数概念框架,研究了青藏高原土壤湿度对对流性降水触发的作用机理,并分析了青藏高原夏季土壤湿度变化对局地对流性降水的影响。首先,通过对流降水个例的模拟,确定WRF模式模拟青藏高原夏季降水的模拟方案。然后,利用一维大气边界层模型结合探空观测数据对青藏高原土壤湿度影响对流降水的机制进行分析,确定其影响阈值。最后,在前两部分工作的基础上,设计敏感性试验分析和研究青藏高原夏季土壤湿度变化对局地对流性降水的影响。得出了以下主要结论:  (1)WRF模式体现出了较好的模拟效果。ERA-Interim资料为初边界场时的模拟结果在一定程度上优于NCEP FNL资料,MYJ边界层参数化方案模拟的风速辐合辐散、边界层和对流发展最强烈,与对流降水发生实况最接近。  (2)对流触发潜能-大气低层湿度指数框架能够较好的解释青藏高原土壤湿度对午后对流触发的影响机理。基于探空观测和一维大气边界层模式模拟的结果显示,当青藏高原地区土壤湿度对午后对流降水产生正反馈影响时,对应的CTP和HIlow阈值分别为0<CTP<255J/kg和4K<HIlow<10K;当产生负反馈作用时,对应的阈值分别为CTP>255J/kg和6K<HIlow<13K。将青藏高原地区与美国和印度地区的研究结果进行比较,发现青藏高原对流发生需要相对较低的HIlow值和较高的CTP值。WRF模式模拟结果显示,不同年份的HIlow的阈值有所差别,其中2003年夏季的阈值与基于探空观测和一维大气边界层模式模拟的结果相似,2009年则存在一定的差异。  (3)一维大气边界层模型和WRF模式的模拟结果均显示青藏高原地区对流降水的发生以大气控制为主,约占60%,但是当土壤湿度产生影响时,正反馈作用发生的情况多于负反馈。高原西北部较干旱地区由于负反馈所引发的对流降水占总降水的比例较高原其他地区大,中心值可达80%以上。
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