论文部分内容阅读
随着京津冀地区工业的全方位高速发展，该地区的能源消耗及污染排放也加剧上升，从而引发了严重的空气污染问题，其中越来越频繁的雾霾现象引起了人们的广泛关注。无论是从污染物的区域输送方面，还是从决定雾霾产生及消散的气象条件方面，风场都在其中都起着决定性作用。因此，本文选用了1951年到2015年京津冀地区154个观测站点的实际风场监测数据，并结合再分析资料及相关指数，来揭示京津冀地区风场的时空变化属性，并探寻京津冀地区风场的年际与年代际变化的影响因子，希望能够为京津冀地区的污染治理及防控提供一定的参考。本文主要结论如下: 根据实测资料，京津冀地区风场表现出一定的时空变化特征，具体为:该地区全年的平均风速约为2.3m/s;在空间分布上，沿海地区风速普遍比内陆地区大;在季节变化上，春季风速最大，秋季达到最小。在年际变化方面，全年均呈现出2-3年为周期的震荡;在年代际变化方面，全年均呈现出一致的年代际震荡，即1964年到1975年为正位相，1976年到2000年为负位相，2001年以后则又回归了正位相;在长期趋势方面，全年均风速均呈现出下降趋势且幅度基本一致，以冬季为例，65年里的平均风速递减率为每10年下降0.24m/s，此外下降趋势存在一定的空间差异，即天津地区的下降趋势最强，河北省次之，而北京较弱。 进一步研究表明，京津冀地区冬季风场年际变化是由北半球中高纬地区的大气环流系统与热带海温共同作用的结果。具体来说，从环流场上看，异常信号主要来自中纬度与高纬度之间南北方向上的气压梯度，即强风年，高纬度绕极地区气压偏高，而中纬度地区气压偏低，有利于冷空气的从高纬度地区向低纬度地区移动，进而影响京津冀地区;弱风年则相反。从陆面温度场上看，整个冬季最主要的信号来自欧亚大陆北部的负相关中心及南部的正关中心，即强风年，欧亚大陆北部温度偏低而南部偏高，弱风年则相反。从海面温度场上看，信号则主要来自热带太平洋的西部。此外，京津冀异常风场指数与Ni(n)o3.4指数的比对结果同样显示，强风年普遍对应热带中东太平洋的负海温异常，而弱风年通常对应热带中东太平洋的正海温异常。具体物理机制，还有待进一步探究。 此外，本文还发现，京津冀地区风场的年代际变化主要受东亚冬季风、北半球中高纬度之间的气压梯度、欧亚大陆的陆面温度异常、太平洋的海表面温度异常等因子共同影响。具体表现为:1980年后，京津冀地区异常风场的年代际变化与东亚冬季风指数的年代际变化逐渐趋同，京津冀风场的年代际变化在一定程度上受东亚冬季风的影响。在环流场上，京津冀地区站点异常风场的年代际变化主要受中高纬之间的气压梯度的影响。在1988年到1998年的强风时段，北半球大气环流系统偏强，尤其是西伯利亚高压与阿留申低压同时加强，使得其间气压梯度加大，进而导致京津冀地区的风速偏强，而在1999年到2012年的弱风时段则呈现相反的分布情况。外强迫场的信号主要来源于欧亚大陆的陆面温度异常。在强风时段，该地区中高纬度的陆面气温异常偏低，有利于西伯利亚地区冷空气的积累。在冷空气逐渐向低纬度移动的过程中，京津冀地区也容易出现偏北的强风情况。而与年际变化不同的是，来自海温的影响主要集中在了太平洋的东北部，且信号较弱。