1、青藏高原前期冬春季地面熱源與我國(guó)夏季降水關(guān)系的初步分析1. 引言2. 資料與方法 3.再分析資料的檢驗(yàn)3.1 日地表熱通量3.2 月平均地表熱通量3.3 春夏月平均感熱通量年際變化4. 前期青藏高原冬春季地面熱源與我國(guó) 夏季降水場(chǎng)的關(guān)系 4.1 前期高原冬春季地面熱源與我國(guó)夏季降水場(chǎng)4.2 前期高原冬春季地面熱源場(chǎng)與長(zhǎng)江中下游夏季降水5.結(jié)論6.下一步工作提綱 青藏高原熱狀況的變化對(duì)東亞乃至全球的大氣環(huán)流和天氣、氣候有重要影響。 青藏高原地區(qū)測(cè)站稀少，再分析資料地表熱通量是研究高原熱力作用的有益補(bǔ)充 ，但它的可靠性特別是其在高原地區(qū)代表性存在質(zhì)疑。 利用青藏高原的6個(gè)自動(dòng)氣象站（AWS）的近地

2、層梯度觀測(cè)資料計(jì)算得到的地面感熱和潛熱通量，對(duì)NECP1、NCEP2和ERA三套再分析資料的地面感熱和潛熱通量進(jìn)行了比較、驗(yàn)證。 進(jìn)而利用SVD方法分析了ERA資料反映的高原地面熱源與我國(guó)夏季降水的關(guān)系。 1 引言 AWS: 改則、獅泉河、拉薩、日喀則、那曲和林芝 所取高原范圍：75102.5E，27.540N 地面熱通量資料：NECP1、NCEP2、ERA40 ，19582002年 月降水資料：國(guó)家氣候中心提供的全國(guó)160站，1958 2002年。 方法：奇異值分解（SVD） 研究青藏高原前期冬春季地面熱源異常（左場(chǎng)）對(duì)我國(guó)夏季降水異常（右場(chǎng)）的影響 2 資料與方法3 再分析資料的檢驗(yàn) 3.

3、1 日地表熱通量資料的對(duì)比 圖1 1998年日喀則逐日地表感熱通量（a）和潛熱通量（b）與AWS資料的比較 三套逐日地表感熱通量再分析資料與AWS資料計(jì)算值的時(shí)間變化趨勢(shì)都基本吻合,但再分析潛熱通量與AWS資料的吻合程度不如感熱，數(shù)值明顯偏小。表1 逐日地表熱通量再分析資料與AWS資料的相關(guān)系數(shù) 站名 獅泉河 改則 日喀則 拉薩 那曲 林芝 感熱 NCEP1 0.54(417) 0.47(393) 0.37(1516) 0.37(1603) 0.39(1430) 0.14(1202) NCEP20.52(417) 0.47(393) 0.26(1516) 0.34(1603) 0.39(143

4、0) 0.15(1202) ERA0.75(417)0.63(393)0.31(1516)0.32(1603)0.44(1430)0.29(1202)潛熱 NCEP10.08(185) 0.52(193) 0.49(897) 0.59(880) 0.08(1133) 0.11(870) NCEP20.02(431) 0.63(193) 0.07(897) 0.56(880) 0.18(1133) 0.05(870) ERA0.44(431) 0.62(193) 0.37(897) 0.59(880) 0.58(1133) 0.53(870) 這6個(gè)站的三套感熱通量再分析資料與AWS資料的相關(guān)系

5、數(shù)都通過了0.001的顯著性水平檢驗(yàn)，且AWS感熱通量與ERA感熱通量的相關(guān)系數(shù)明顯高于與NCEP1和NCEP2的。 潛熱通量，只有ERA資料與AWS資料在6個(gè)站的相關(guān)。 表2 逐日地表熱通量再分析資料相對(duì)于AWS資料的均方根誤差 站名 獅泉河 改則 日喀則 拉薩 那曲 林芝 平均感熱 NCEP1 0.961.031.121.121.101.311.11NCEP20.981.031.221.151.111.311.13ERA0.700.861.171.171.061.191.02潛熱 NCEP11.360.981.010.901.361.331.16NCEP21.400.871.360.941

6、.381.381.20ERA1.060.871.130.900.920.970.97 對(duì)于逐日的地表通量資料，三套再分析資料都能反映高原地表熱通量總的變化趨勢(shì)，但ERA資料明顯優(yōu)于NCEP1和NCEP2資料，尤其以高原西部的感熱通量及東部的潛熱通量最為明顯。 3.2 月平均地表熱通量資料的對(duì)比 圖2 那曲月平均的地表感熱通量（a）和潛熱通量（b）再分析資料與AWS資料的比較 那曲的月平均三套地面感熱、潛熱通量再分析資料與AWS資料在變化趨勢(shì)上都較吻合，能較好反映地面熱通量的季節(jié)變化。但冬季NCEP1和NCEP2的感熱通量明顯比AWS值偏小。 表3 月平均的地表熱通量再分析資料與AWS資料的相關(guān)

7、系數(shù) 站名 獅泉河 改則 日喀則 拉薩 那曲 林芝 感熱 NCEP1 0.75(15) 0.67(13) 0.45(51) 0.48(53) 0.66(47) 0.38(41) NCEP20.69(15)0.67(13) 0.33(51) 0.47(53) 0.61(47) 0.35(41) ERA0.91(15)0.86(13) 0.43(51) 0.43(53) 0.62(47) 0.46(41) 潛熱 NCEP10.24(6) 0.74(6) 0.77(29) 0.84(29) 0.61(37) 0.72(30) NCEP2-0.05(6) 0.86(6) 0.68(29)0.82(29

8、) 0.59(37) 0.03(30) ERA0.03(6) 0.76(6) 0.61(29)0.82(29) 0.66(37) 0.74(30) 只有ERA感熱通量與AWS資料的相關(guān)系數(shù)在6個(gè)站全都通過了0.01的顯著性水平檢驗(yàn)。 對(duì)于潛熱通量，東部4個(gè)站AWS與ERA和NCEP1資料的相關(guān)系數(shù)都通過了0.01的顯著性檢驗(yàn)。 站名 獅泉河 改則 日喀則 拉薩 那曲 林芝 平均感熱 NCEP1 0.700.811.051.020.831.110.92NCEP20.790.811.031.030.891.140.97ERA0.430.541.061.060.871.040.83潛熱 NCEP11

9、.230.720.680.570.880.740.80NCEP21.450.520.800.600.911.390.95ERA1.400.700.890.600.820.720.85 6個(gè)站平均的感熱通量均方根誤差中，ERA資料的誤差是最小的。6個(gè)站平均的潛熱通量均方根誤差中，NCEP1資料最小，其次是ERA資料。 表4 月平均地表熱通量再分析資料相對(duì)于AWS資料的均方根誤差站名再分析資料3月4月5月6月7月8月總體日喀則NCEP12/44/43/32/43/43/517/24NCEP22/43/42/34/42/43/516/24ERA2/43/40/32/42/41/510/24拉薩NCE

10、P12/43/43/41/42/52/513/26NCEP22/43/43/41/41/52/512/26ERA2/43/44/44/43/54/520/26那曲NCEP11/33/42/41/34/45/516/23NCEP21/33/43/41/32/44/514/23ERA3/33/41/40/34/45/517/23林芝NCEP13/42/31/32/33/41/412/21NCEP22/42/30/31/32/42/49/21ERA1/41/32/32/34/43/413/213.3 春夏月平均感熱通量年際變化的對(duì)比 表5 春夏高原東部4站月平均再分析感熱通量與AWS資料年際變化的距

11、平符號(hào)相符率小結(jié)：相對(duì)于NCEP1和NCEP2再分析資料，ERA再分析資料中青藏高原地區(qū)的地表熱通量總體具有較好的代表性，利用它可以研究高原的地表熱通量及高原加熱的變化尤其是長(zhǎng)時(shí)間尺度的變化。4 前期青藏高原冬春季地面熱源與后期我國(guó)夏季降水場(chǎng)的關(guān)系 地面熱源HF=地面感熱SHF+地面潛熱LHF圖5 前期青藏高原冬季地面熱源場(chǎng)（a）與后期我國(guó)夏季降水場(chǎng)（b）SVD分析的第一模態(tài)同性相關(guān)型時(shí)間數(shù)（c）4.1 前期高原冬春季地面熱源與我國(guó)夏季降水場(chǎng)的SVD分析 高原主體前期冬季地面熱源與我國(guó)長(zhǎng)江中下游地區(qū)夏季降水量呈負(fù)相關(guān)，與華北和東南沿海地區(qū)的夏季降水量呈正相關(guān)，即當(dāng)前期高原主體的春季地面熱源偏弱

12、（強(qiáng)）時(shí)，后期長(zhǎng)江中下游地區(qū)夏季降水偏多（少），而華北和東南沿海地區(qū)往往偏少（多）。 高原冬季地面熱源與我國(guó)夏季降水的變化趨勢(shì)比較一致，幾乎呈同位相變化。同時(shí)可以看出，從20世紀(jì)60年代中期到20世紀(jì)80年代末，高原冬季地面熱源明顯減弱，90年代地面熱源又表現(xiàn)出增強(qiáng)的趨勢(shì)，這與青藏高原積雪的年代際變化趨勢(shì)吻合。 圖4 前期青藏高原春季地面熱源（a）與后期我國(guó)夏季降水（b）SVD分析的第1模態(tài)同性相關(guān)型和時(shí)間系數(shù)（c） 長(zhǎng)江中下游地區(qū)夏季降水量與春季青藏高原南部地面熱源存在負(fù)相關(guān)，而與北部存在正相關(guān)，即當(dāng)春季高原南部地面熱源弱（強(qiáng)），北部地面熱源強(qiáng)（弱）時(shí)，長(zhǎng)江中下游地區(qū)夏季降水偏多（少）。 高

13、原春季地面熱源與長(zhǎng)江中下游夏季降水的變化趨勢(shì)也比較一致，幾乎呈同位相變化。并且存在明顯的年代際變化，20世紀(jì)70年代以前高原南部春季地面熱源強(qiáng)、北部地面熱源弱，長(zhǎng)江中下游地區(qū)降水偏少，70年代末以后高原南部地面熱源減弱、北部地面熱源強(qiáng)，長(zhǎng)江中下游地區(qū)降水也明顯增多。 小結(jié)：高原冬春季地面熱源是影響我國(guó)夏季降水的重要因子，同時(shí)注意到前面SVD分析的第一模態(tài)平方協(xié)方差貢獻(xiàn)百分率不是很高，在做我國(guó)夏季降水預(yù)測(cè)時(shí)，還需要考慮其它的物理因子。 4.2 前期高原冬春季地面熱源場(chǎng)與后期長(zhǎng)江中下游夏季降水 的相關(guān)分析圖5 長(zhǎng)江中下游地區(qū)平均夏季降水量與前期青藏高原冬季地面熱源（a）和春季地面熱源（b）的相關(guān)場(chǎng) 長(zhǎng)江中下游夏季降水量與春季高原南部地面熱源存在負(fù)相關(guān)，而與高原北部地面熱源存在正相關(guān)。 區(qū)域差異，季節(jié)差異 青藏高原地區(qū)逐日及月平均的再分析地表熱通量資料的變化趨勢(shì)與AWS資料的變化趨勢(shì)總體基本吻合，其中ERA資料較NCEP1和NCEP2資料的代表性更好，且感熱通量資料好于潛熱