青藏高原东北边坡地带云水资源分析及夏季云量中短期预报方法研究

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云是常见的重要天气现象,综合体现了大气水汽和上升运动状况,是产生降水的必要条件,同时也是表示天气气候的重要要素。水汽的输送和辐合程度决定了云的形成和降水的多寡。随着工农业生产的发展和人们生活需要的日益增长,西部水资源短缺变得愈来愈严重,而如何开发空中水资源,增加降水,已受到人们越来越多的重视。人工增雨就是通过开发空中水资源,增加区域降水量,以期解决这一问题的一个有效途径。青藏高原东北边坡地带是青藏高原到黄土高原的交汇过渡区,同时也是农牧交错过渡带,地形复杂,经常受到多种天气系统的影响,对气候变化反应敏感。因此,分析该区的云水气候特征及其变化趋势,可以增进对高原气候特征及其变化规律的了解;在此基础上对高原东北边坡地带云量进行预报,对开展人工增雨,开发空中云水资源,具有重要意义。本文利用常规地面观测资料、NCEP再分析资料和T213L31数值预报产品,采用统计分析、水汽轨迹模型和支持向量机方法,分析了青藏高原东北部边坡地带云量、云状的发展特征及其与水汽、降水的关系,建立了一套该地区气象资料数据库及夏季云量的预报系统。主要结论如下:(1)2001-2011a青藏高原东北边坡地带总云量呈增加趋势,春夏季尤为明显;对流云出现概率明显高于非对流云出现的概率;有利于进行人工降雨的层状云呈显著地逐年减少趋势;(2)青藏高原东北边坡地带多年平均年降水量整体呈现由南向北逐渐减小;大气可降水量空间分布为由东南向西北逐渐减小,且变化梯度在东南部最大;(3)青藏高原东北边坡地带代表站玛曲5-10月水汽主要位于400hPa以下,其中,地面~600hPa最多,600-500hPa层中水汽随高度增加而递减,500-300hPa层中水汽随高度增加而递减更快。根据1967-2010a83个大一暴雨个例的水汽轨迹分析发现,高层水汽主要来自南亚季风的水汽输送带;低层水汽主要来自东亚季风的水汽输送带;(4)运用svm (support vector machine)方法与T213L31预报资料,建立了高原东北边坡地带云量的预报方案,并进行了云量预报试验,结果表明,“晴一少云”与“多云一阴”1-10天的预报准确率在60%-80%之间,达到了较好的效果:(5)建立了一套气象资料查询数据库与云量预报系统,在该系统支持下,可实现对数据的管理、查询和云量的预测和显示等功能,可为该地区人工增雨作业提供服务。
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