青藏高原地表气压拖曳的估算及其特征分析

【摘要】青藏高原作为全球水平尺度最大、海拔最高的地形，其动力作用改变着区域环流和局地天气气候，同时也是影响全球大气环流的重要因子之一。目前国内对于发生在高原地区的气压拖曳现象研究工作较少，本研究对高原地区的气压拖曳进行估算，不仅仅是为了更好地了解高原多尺度地形的动力作用，而且为改良数值模式中地形的表示方法奠定基础。本文首先采用2010年高原西南部六个台站的观测资料，估算了冈底斯山附近的气压拖曳；然后采用四种不同分辨率的分析（再分析）资料，分别计算了高原主体范围内的气压拖曳值。根据计算出的结果，结合高原范围内的地形尺度特征，分析了高原范围内可能存在的拖曳类型，同时得出了高原地区气压拖曳的一些特征。本论文主要结论如下：（1）2010年全年高原范围内的纬向气压力矩均为正值，这意味着平均而言高原西部的气压值比东部的气压值高，气压梯度力指向东，气压力矩作用将使地球表面获得向东的角动量，加速向东转动；而大气则损耗了西风角动量，西风减弱。（2）冈底斯山地区的气压拖曳主要集中在3000-5000米的高度之间，在5000-6000米的高度上拖曳值已经变得非常小；而且，冈底斯山总拖曳的方向近乎与山脊垂直，拖曳的方向可能与山脉的走向有关；气压拖曳的季节变化特征非常明显，2月份最大，8月份最小；山脉拖曳力不一定都会使迎风坡气流减速，这也是拖曳力与摩擦力最显著的区别。（3）随着分析资料的分辨率不断提高，所计算出来的高原主体范围内的拖曳值不断增大。一是因为随着分辨率的提高，地形资料的分辨率也不断提高，所能分辨出的更小尺度的地形也就越多；二是因为在不同分辨率条件下，资料所能分辨出的大气过程不同。（4）由罗斯贝波产生的波动拖曳作为行星尺度的拖曳对高原地区总拖曳的贡献最大；同时，高原范围内存在着大量与天气过程密切相关的天气尺度的拖曳，并且天气尺度的地形效应是造成气压拖曳突变的主要原因；对于冈底斯山对气流的中尺度动力作用，夏季全为气流分离,冬季500hPa以下为气流分离，500hPa到200hPa之间为气流分离和波动破碎的混合区，而200hPa以上的平流层则为重力波的产生及其破碎区域。（5）通过对气压拖曳值突变的时段进行个例分析，可以得到地表气压拖曳值的变化与大气活动密切相关，当有天气系统过境时，山脉前后的气压配置会被改变，从而引起气压拖曳值和方向的突变；通过对不同分辨率条件下计算出来的强拖曳事件进行合成分析，可以得出强气压拖曳事件发生发展的过程是一个大气环流形势逐渐演变的过程，也是一个位势高度场不断调整的过程。（6）变压梯度和地形梯度是影响气压拖曳值的基本因子，地形梯度对拖曳的影响最终是通过气压梯度来实现的。
【作者】秦庆昌；
【导师】沈学顺；
【作者基本信息】中国气象科学研究院，气象学，2014，硕士
【关键词】地表气压拖曳；青藏高原；拖曳类型；影响因子；

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