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本论文利用近年来(2009-2016年)高密度台站小时降水数据、台站与卫星融合降水数据、卫星反演亮温数据与再分析资料,从气候角度深入降水事件展开分析,揭示了北京平原地区不同来向降水时空演变特征及其对应的大尺度环流条件。本文基于EOF等方法提出了降水系统来向的分析方法,并结合卫星和台站融合降水资料以及卫星反演亮温数据,对不同来向降水事件的小时尺度降水特征进行深入分析。以此为基础,本论文分析了北京平原地区不同来向降水事件发生前的环流结构。本文研究既丰富了对北京地区降水时空演变过程与环流结构的认识,同时也增进了对不同类型降水形成机制的理解,结果可为提升北京地区降水预报服务水平、提高灾害天气预警能力提供帮助。本文主要结论总结如下:
北京平原地区强降水占暖季总降水的90%以上。暖季降水主要有西北、西南、东北和东南四个来向。西北来向的降水事件最多,占四种来向降水事件的一半左右;东北和西南来向的降水事件数相当,约占20%;东南来向的降水事件数最少。西南来向的降水事件降水强度强且持续时间长,是其他来向降水事件的2-4倍。东北和东南来向的降水事件强度较弱、空间一致性较差,这是由于这两类降水事件的中心位于北京平原以外的地区。无论降水来向如何,降水最终均向东南方向移动并衰减。
7月份是北京地区各类强降水事件发生最为频繁的月份,西北和西南来向的持续性降水和短时降水发生频次的月份分布存在一定差异,西南来向降水主要发生在北京地区的主雨季,西北来向降水则是除5月份外,其他月份发生频率较为接近。东南和东北来向降水发生月份分布相对接近,均多在6-7月份。不同来向降水事件的小时尺度特征,与其发生月份以及东亚夏季风的季节内演变特征具有较强的关联。融合降水数据和卫星亮温数据均与台站观测的降水系统来向和强度有较好对应。除台站降水揭示出的信息外,风云卫星亮温的结果表明,云顶亮温最低值通常出现在北京平原地区以外,如西北山区(西北来向)、东北山区(东北来向)和东南沿海地区(东南和西南来向);云顶亮温的最低值出现时间则是多在降水开始前或降水峰值至降水结束时段。此外,东北来向降水的覆盖范围小,但云顶亮温低,表明其较强的对流性。
北京平原地区不同来向强降水发生前的环流结构为不同。强降水均对应较强的高层温度异常,其中,冷异常中心位置通常较高,位于华北上空200-250hPa附近,暖异常则主要位于300hPa。静力平衡与地转平衡作用下,对流层高层均存在异常辐散,低层均存在较强的辐合中心,高空辐散和低层暖湿空气辐合,对应强上升运动与正水汽异常覆盖北京地区,为强降水的生成创造了有利条件。西南来向的降水事件,对应最强的温度异常以及各层环流异常,在合成场与异常场上均有深厚、大范围的温度异常、水汽异常以及强烈的上升气流。而对于西北和东北来向的降水事件,其环流异常的绝对值相对较小,但存在明显的对流不稳定能量。不同降水来向与高层引导气流的来向亦保持一致。
北京平原地区强降水占暖季总降水的90%以上。暖季降水主要有西北、西南、东北和东南四个来向。西北来向的降水事件最多,占四种来向降水事件的一半左右;东北和西南来向的降水事件数相当,约占20%;东南来向的降水事件数最少。西南来向的降水事件降水强度强且持续时间长,是其他来向降水事件的2-4倍。东北和东南来向的降水事件强度较弱、空间一致性较差,这是由于这两类降水事件的中心位于北京平原以外的地区。无论降水来向如何,降水最终均向东南方向移动并衰减。
7月份是北京地区各类强降水事件发生最为频繁的月份,西北和西南来向的持续性降水和短时降水发生频次的月份分布存在一定差异,西南来向降水主要发生在北京地区的主雨季,西北来向降水则是除5月份外,其他月份发生频率较为接近。东南和东北来向降水发生月份分布相对接近,均多在6-7月份。不同来向降水事件的小时尺度特征,与其发生月份以及东亚夏季风的季节内演变特征具有较强的关联。融合降水数据和卫星亮温数据均与台站观测的降水系统来向和强度有较好对应。除台站降水揭示出的信息外,风云卫星亮温的结果表明,云顶亮温最低值通常出现在北京平原地区以外,如西北山区(西北来向)、东北山区(东北来向)和东南沿海地区(东南和西南来向);云顶亮温的最低值出现时间则是多在降水开始前或降水峰值至降水结束时段。此外,东北来向降水的覆盖范围小,但云顶亮温低,表明其较强的对流性。
北京平原地区不同来向强降水发生前的环流结构为不同。强降水均对应较强的高层温度异常,其中,冷异常中心位置通常较高,位于华北上空200-250hPa附近,暖异常则主要位于300hPa。静力平衡与地转平衡作用下,对流层高层均存在异常辐散,低层均存在较强的辐合中心,高空辐散和低层暖湿空气辐合,对应强上升运动与正水汽异常覆盖北京地区,为强降水的生成创造了有利条件。西南来向的降水事件,对应最强的温度异常以及各层环流异常,在合成场与异常场上均有深厚、大范围的温度异常、水汽异常以及强烈的上升气流。而对于西北和东北来向的降水事件,其环流异常的绝对值相对较小,但存在明显的对流不稳定能量。不同降水来向与高层引导气流的来向亦保持一致。