一次强寒潮过后青岛地区气温迅速回升的成因研究.docx

1、一次强寒潮过后青岛地区气温迅速回升的成因研究一次强寒潮过后青岛地区气温迅速回升的成因研究Study on Mechanism of Rapid Air Temperature Increase after a Strong Cold Wave Moved out of Qingdao Area 完成日期： 指导教师签字： 答辩小组成员签字： 一次强寒潮过后青岛地区气温迅速回升的成因研究摘 要利用台站观测数据与FNL再分析数据，对2008年12月5日7日的一次强寒潮过后青岛地区气温迅速回升的原因进行了探究。通过分析风场、气压场、热通量等物理量的时空分布以及运用WRF模式进行数值模拟，详细研究了气

2、温迅速回升的原因。结果表明：（1）在造成寒潮天气过程的大槽移过青岛地区之后，6日20时，在该大槽之后逐渐形成一短波小槽，槽后存在冷平流，使其有所加深且保持稳定，位于小槽前面的青岛地区受槽前西南气流的影响，一直处于暖平流作用下，气温迅速回升。（2）运用WRF模式的数值模拟对影响青岛地区的暖气团进行后向轨迹追踪分析，发现该暖气团来自于青岛西南部的我国内陆地区。（3）进一步的卫星云图与台站观测分析得出，该暖空气移动过程中所经过的附近代表性站点6日至7日，天气均表现为晴朗无云，气温均存在显著回升的现象。关键词：寒潮，迅速回温，暖平流，WRF，数值模拟，后向轨迹分析Study on the Mechan

3、ism of Air Temperature Rapidly Increased after a Strong Cold WaveMoved over Qingdao AreaAbstractUsing FNL reanalysis data and station observation data ，the reason that air temperature increased rapidly after a strong cold wave moved out of Qingdao area from 5th to 7th Dec 2008 is investigated. Throu

4、gh analyzing of spatial-temporal changes of wind, pressure and heat flux fields, as well as using numerical simulation by the WRF model，this reason is carefully studied. The results show that the reason can be as follows. (1) Behind the strong trough which resulted in the cold wave, there existed a

5、short-wave trough which generated at about 12:00 UTC of Dec 6th. At 850hPa level, this trough got strengthen because of cold advection at its back. Meanwhile at front of this trough, southwesterly airflow transported warm air to northeastern area. As the result of positive value of net heat flux ove

6、r Qingdao area, the air temperature increased rapidly. (2) Backward trajectory analysis using numerical simulation by the WRF model is employed to seek for the source of the warm air mass, the result shows that the source region located in the southwestern area of Qingdao in China. (3) By analyzing

7、of station observations, along with the trajectory of the warm air mass, the temperature of the representative stations increased rapidly in turn.Key words: cold wave, temperature increased rapidly, warm advection, WRF, numerical simulation, backward trajectory analysis1问题的提出 11.1 一次强寒潮过后气温迅速回升事件 11

8、.2 历史寒潮事件回顾 11.3 本文研究问题 22.研究思路与所用数据 22.1 研究思路 22.2数据来源 33.基于FNL再分析数据的成因分析 43.1天气形势分析 43.2流场分析 43.3热通量分析 43.3.1 热通量水平散度场分析 43.3.2 热通量垂直剖面图分析 54. WRF数值模拟气团轨迹分析 64.1 WRF模式简介 64.2初始化与数值试验设计 74.3后向轨迹追踪结果分析 85.结论 7参考文献 8致谢 23图表目录表 1 WRF模式的物理过程及参数化过程6图 1 2008年12月1日至13日青岛地区温度、气压、风场时间序列图11图 2 20052008年寒潮统计图

9、11图 3 2008年12月6日至7日500hPa温度场、高度场12图 4 2008年12月6日至7日850hPa温度场、高度场13图 5 2008年12月6日至7日1000hPa温度场、高度场14图 6 2008年12月6日至7日1000hPa风场流线图15图 7 2008年12月6日至7日1000hPa水平热通量散度场16图 8 通过点（118E，37N）至点（122E，34N）的垂直剖面的热通量分布图17图9 通过点（118E，37N）至点（122E，34N）的垂直剖面的热通量6小时差值图18图 10 2008年12月6日18时1000hPa水平热通量散度场（两实线为所取剖面） 19图1

10、1 2008年12月6日通过两垂直剖面的热通量差值图(剖面1：点（117E，36N）至点（121E，33N）；剖面2：点（120E，39N）至点（124E，36N）)20图 12 后向跟踪暖气团轨迹的数值模拟结果21图 13 2008年12月1日至13日钟祥、枣阳、郑州、济南地区温度、气压、风场时间序列图221 问题的提出1.1 一次强寒潮过后气温迅速回升事件寒潮是多发生在秋末、冬季、初春时节，北方冷空气大规模向南侵袭我国，造成大范围急剧降温和偏北大风的天气过程。寒潮通常伴有大风、剧烈降温、暴风雪和沙尘暴，给渔业、工农业生产以及交通运输造成巨大损失。2008年12月5日至7日，受东移南下强冷空

11、气影响，我国华北大部、东北地区、黄淮、江淮出现57级偏北风，气温下降了812、部分地区超过14，山东半岛北部出现大到暴雪；江汉、江南、华南出现46级偏北风，南方大部气温也下降了610，其中江南东北部的部分地区降温幅度达12。江河湖面风力达79级。我国东部和南部海区出现79级、阵风1011级的偏北大风。 全国有26个省市发布寒潮预警信号，但正是在这次强寒潮过后，部分地区气温迅速回升，以青岛地区为例，48小时内最低温度上升程度达到8（图1）。1.2 历史寒潮事件回顾运用青岛气象站地面观测数据，绘制了2005年至2008年青岛地区春冬季节的温度、气压、风场的时间序列图。参照寒潮定义“寒潮是来自北方的

12、强冷空气，是一种严重的灾害性天气过程”，并依据气象部门常用寒潮定义“由于冷空气的入侵，使气温在24小时内剧降10以上，或气温在48小时内下降12以上的，而且在这一天内最低温度在5以下，称为寒潮”，我们对寒潮过后回温快慢的标准进行了定义。标准如下：对满足寒潮过程气温降至最低值之后，48小时气温回升达到10以上，最低温度在0以上的为回温迅速个例，反之则为回温缓慢个例。根据上述规定，我们将2005年至2008年的寒潮总数进行了统计，进一步按照回温快慢的标准进行了分类汇总，结果见图2。图2结果表明，以此标准划分，从2006年至2008年均存在回温迅速的个例，并且2008年回温迅速个例占寒潮总数的比例最

13、大。1.3 本文研究问题多年来，国内外气象学者通过分析总结，对寒潮的冷空气源地、路径、大风降温的原因已形成了较为系统的理论认识(王遵娅，丁一汇，2006)，同时在寒潮的动力机制等方面做了较为深入的研究（Garreaud, 2000），对寒潮天气过程进行了天气动力学诊断和数值模拟研究（Garreaud, 1999；樊明等，2002；宗志平等，2004），为寒潮天气的预报提供了有力的帮助。本文主要借鉴前人对寒潮天气过程中降温原因的研究思路和方法（许爱华等，2006；王丽等，2006），对2008年12月初一次强寒潮过后气温迅速会升的原因进行相对细致的分析与研究。 由于这种一次强寒潮过后气温迅速回升

14、的事件是比较罕见的，而且查阅前人对寒潮的研究，其重点大都放在对寒潮形成的天气形势、寒潮移动路径和寒潮所引起的大风降温等恶劣天气的影响范围等方面的研究上（高玲等，2006；杨宏宇等，2006；许爱华等，2006），而对于寒潮过后气温迅速回升的个例统计以及其原因分析方面的研究很少，至今还是一个盲点。因此，我们认为以此次寒潮为例，研究其升温迅速的原因是很有必要的。同时，研究其回温迅速的原因对今后相关方面的研究工作也是非常有意义的，本文旨在为今后相关方面的研究提供参考依据。2.研究思路与所用数据利用FNL再分析资料，分别从各气压层温压场配置、近地面流场、水平热通量散度及方向、各时刻进入研究区域的热通量

15、大小及净热通量等方面绘图分析温度平流的作用，进一步利用高分辨率的数值模拟结果分析造成迅速升温的暖空气源地。2.1 研究思路某地温度的变化可用热流量方程来表示: 式中, 对于近地层W可近似为0 ,变压和气压平流引起的温度局地变化也很小。因此, 某地温度的变化主要决定于温度平流和非绝热因子的作用。温度平流主要考虑平流冷暖性质和强度,非绝热因子考虑辐射、水汽凝结、蒸发和地面感热对气温的影响。气温的非绝热变化主要表现为气温的日变化和气团变性(许爱华等，2006)。针对所研究的问题，造成青岛地区温度迅速回升的原因应该主要从温度平流来考虑。通过绘制升温过程中各时刻各气压层上的温度场和高度场图，分析其温压场配置、温度平流的性质和强弱，并结合风场流线图初步分析造成升温的暖空气源地。为了更加直观的表示出温度平流对升温迅速的影响，根据运动学热通量：风矢量与温度的乘积，即：（u*T，v*T）。绘