青藏高原前期冬春季地面热源与我国夏季降水关系的初步分析

1、青藏高原前期冬春季地面热源与我国夏季降水关系的初步分析1. 引言2. 资料与方法 3.再分析资料的检验3.1 日地表热通量3.2 月平均地表热通量3.3 春夏月平均感热通量年际变化4. 前期青藏高原冬春季地面热源与我国 夏季降水场的关系 4.1 前期高原冬春季地面热源与我国夏季降水场4.2 前期高原冬春季地面热源场与长江中下游夏季降水5.结论6.下一步工作提纲 青藏高原热状况的变化对东亚乃至全球的大气环流和天气、气候有重要影响。 青藏高原地区测站稀少，再分析资料地表热通量是研究高原热力作用的有益补充 ，但它的可靠性特别是其在高原地区代表性存在质疑。 利用青藏高原的6个自动气象站（AWS）的近地

2、层梯度观测资料计算得到的地面感热和潜热通量，对NECP1、NCEP2和ERA三套再分析资料的地面感热和潜热通量进行了比较、验证。 进而利用SVD方法分析了ERA资料反映的高原地面热源与我国夏季降水的关系。 1 引言 AWS: 改则、狮泉河、拉萨、日喀则、那曲和林芝 所取高原范围：75102.5E，27.540N 地面热通量资料：NECP1、NCEP2、ERA40 ，19582002年 月降水资料：国家气候中心提供的全国160站，1958 2002年。 方法：奇异值分解（SVD） 研究青藏高原前期冬春季地面热源异常（左场）对我国夏季降水异常（右场）的影响 2 资料与方法3 再分析资料的检验 3.

3、1 日地表热通量资料的对比 图1 1998年日喀则逐日地表感热通量（a）和潜热通量（b）与AWS资料的比较 三套逐日地表感热通量再分析资料与AWS资料计算值的时间变化趋势都基本吻合,但再分析潜热通量与AWS资料的吻合程度不如感热，数值明显偏小。表1 逐日地表热通量再分析资料与AWS资料的相关系数 站名 狮泉河 改则 日喀则 拉萨 那曲 林芝 感热 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)潜热 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) 这6个站的三套感热通量再分析资料与AWS资料的相关系

5、数都通过了0.001的显著性水平检验，且AWS感热通量与ERA感热通量的相关系数明显高于与NCEP1和NCEP2的。 潜热通量，只有ERA资料与AWS资料在6个站的相关。 表2 逐日地表热通量再分析资料相对于AWS资料的均方根误差 站名 狮泉河 改则 日喀则 拉萨 那曲 林芝 平均感热 NCEP1 0.961.031.121.121.101.311.11NCEP20.981.031.221.151.111.311.13ERA0.700.861.171.171.061.191.02潜热 NCEP11.360.981.010.901.361.331.16NCEP21.400.871.360.941

6、.381.381.20ERA1.060.871.130.900.920.970.97 对于逐日的地表通量资料，三套再分析资料都能反映高原地表热通量总的变化趋势，但ERA资料明显优于NCEP1和NCEP2资料，尤其以高原西部的感热通量及东部的潜热通量最为明显。 3.2 月平均地表热通量资料的对比 图2 那曲月平均的地表感热通量（a）和潜热通量（b）再分析资料与AWS资料的比较 那曲的月平均三套地面感热、潜热通量再分析资料与AWS资料在变化趋势上都较吻合，能较好反映地面热通量的季节变化。但冬季NCEP1和NCEP2的感热通量明显比AWS值偏小。 表3 月平均的地表热通量再分析资料与AWS资料的相关

7、系数 站名 狮泉河 改则 日喀则 拉萨 那曲 林芝 感热 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) 潜热 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感热通量与AWS资料的相关系数在6个站全都通过了0.01的显著性水平检验。 对于潜热通量，东部4个站AWS与ERA和NCEP1资料的相关系数都通过了0.01的显著性检验。 站名 狮泉河 改则 日喀则 拉萨 那曲 林芝 平均感热 NCEP1 0.700.811.051.020.831.110.92NCEP20.790.811.031.030.891.140.97ERA0.430.541.061.060.871.040.83潜热 NCEP11

9、.230.720.680.570.880.740.80NCEP21.450.520.800.600.911.390.95ERA1.400.700.890.600.820.720.85 6个站平均的感热通量均方根误差中，ERA资料的误差是最小的。6个站平均的潜热通量均方根误差中，NCEP1资料最小，其次是ERA资料。 表4 月平均地表热通量再分析资料相对于AWS资料的均方根误差站名再分析资料3月4月5月6月7月8月总体日喀则NCEP12/44/43/32/43/43/517/24NCEP22/43/42/34/42/43/516/24ERA2/43/40/32/42/41/510/24拉萨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 春夏月平均感热通量年际变化的对比 表5 春夏高原东部4站月平均再分析感热通量与AWS资料年际变化的距

11、平符号相符率小结：相对于NCEP1和NCEP2再分析资料，ERA再分析资料中青藏高原地区的地表热通量总体具有较好的代表性，利用它可以研究高原的地表热通量及高原加热的变化尤其是长时间尺度的变化。4 前期青藏高原冬春季地面热源与后期我国夏季降水场的关系 地面热源HF=地面感热SHF+地面潜热LHF图5 前期青藏高原冬季地面热源场（a）与后期我国夏季降水场（b）SVD分析的第一模态同性相关型时间数（c）4.1 前期高原冬春季地面热源与我国夏季降水场的SVD分析 高原主体前期冬季地面热源与我国长江中下游地区夏季降水量呈负相关，与华北和东南沿海地区的夏季降水量呈正相关，即当前期高原主体的春季地面热源偏弱

12、（强）时，后期长江中下游地区夏季降水偏多（少），而华北和东南沿海地区往往偏少（多）。 高原冬季地面热源与我国夏季降水的变化趋势比较一致，几乎呈同位相变化。同时可以看出，从20世纪60年代中期到20世纪80年代末，高原冬季地面热源明显减弱，90年代地面热源又表现出增强的趋势，这与青藏高原积雪的年代际变化趋势吻合。 图4 前期青藏高原春季地面热源（a）与后期我国夏季降水（b）SVD分析的第1模态同性相关型和时间系数（c） 长江中下游地区夏季降水量与春季青藏高原南部地面热源存在负相关，而与北部存在正相关，即当春季高原南部地面热源弱（强），北部地面热源强（弱）时，长江中下游地区夏季降水偏多（少）。 高

13、原春季地面热源与长江中下游夏季降水的变化趋势也比较一致，几乎呈同位相变化。并且存在明显的年代际变化，20世纪70年代以前高原南部春季地面热源强、北部地面热源弱，长江中下游地区降水偏少，70年代末以后高原南部地面热源减弱、北部地面热源强，长江中下游地区降水也明显增多。 小结：高原冬春季地面热源是影响我国夏季降水的重要因子，同时注意到前面SVD分析的第一模态平方协方差贡献百分率不是很高，在做我国夏季降水预测时，还需要考虑其它的物理因子。 4.2 前期高原冬春季地面热源场与后期长江中下游夏季降水 的相关分析图5 长江中下游地区平均夏季降水量与前期青藏高原冬季地面热源（a）和春季地面热源（b）的相关场 长江中下游夏季降水量与春季高原南部地面热源存在负相关，而与高原北部地面热源存在正相关。 区域差异，季节差异 青藏高原地区逐日及月平均的再分析地表热通量资料的变化趋势与AWS资料的变化趋势总体基本吻合，其中ERA资料较NCEP1和NCEP2资料的代表性更好，且感热通量资料好于潜热