中国西北典型地区空中水资源特征和降水效率研究

论文摘要

我国西北地区干旱问题严重,为科学开发利用西北地区的空中水资源,缓解淡水资源短缺问题,需对西北典型地区空中水资源的特征进行较为全面的了解。本文根据高分辨率再分析资料ECMWF ERA5及MODIS和CloudSat卫星资料等,利用统计分析方法对西北地区的水汽分布和输送特征、典型地区云的宏观和微观特征进行研究,并估算水凝物降水效率。首先以位于西北东部季风边缘区的较小范围典型山区-六盘山地区为研究对象,研究其空中水资源和降水效率特征,然后将研究区域扩展至西北较大范围的四个典型地区:西北东部季风边缘区、祁连山地区、天山地区和三江源地区,重点分析各地区的云宏、微观物理量的垂直结构特征,并估算西北地区的降水效率。主要结论如下:位于西北东部季风边缘区的六盘山地区与西北其他山区相比,有着更为丰沛的大气可降水量和更强的水汽输送,尤其在夏季;除冬季外午后山区上空云覆盖率与周边地区相比较大,夏季云覆盖率可达75%,夏季云水路径和云光学厚度也明显大于周边地区。山区低层辐合和高空辐散的动力配置有利于降水的发生和发展,低层出现的辐合抬升越强,降水强度越大。在天气系统由偏西向偏东方向移经六盘山地区、云系为层积混合云的2016-2017年夏季五次典型降水过程中,六盘山地区水凝物降水效率平均为48.1%,空中还有相当一部分水凝物未能转化为降水,仍具有一定的开发空间。西北地区的水汽通量、大气可降水量、云量和云水路径等参量在夏季明显大于其他季节;由于受到季风影响,西北东部季风边缘区的水汽和云水量明显大于祁连山地区、天山地区和三江源地区,即西北东部季风边缘区的空中水资源更为丰富。与夏季冰云和混合云偏多的其他三个典型地区不同,西北东部季风边缘区冰云、混合云和水云三种相态云出现的比例相近。四个典型地区的云水含量垂直分布趋势均为随着高度增高,液态水含量减小,而冰水含量先增大后减小;液态水有效半径随高度无明显变化,冰水有效半径变化范围相对较大但集中在47-68μm范围;液态水粒子数浓度随着高度增加减小,而冰粒子相反。各典型地区的云顶、云底高度和云类型等宏观特征存在明显差异。西北地区整个夏季时段内的水凝物降水效率分布不均。与内蒙古西部、南疆等地相比,西北东部季风边缘区、祁连山东部、天山中西段和三江源西南部地区等地水凝物降水效率相对较高。但高值区区域面积较小,且季风边缘区西北部、天山东部、祁连山西部以及三江源东北部等地区的降水效率相对较低,由高值区约60%降至30%左右。西北地区的空中水资源仍有一定的开发和利用空间。

论文目录

摘要

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第一章引言

1.1 选题背景及意义

1.2 国内外相关研究

1.3 本文研究内容

1.3.1 主要内容

1.3.2 各章节内容概要

第二章资料与方法

2.1 主要资料介绍

2.1.1 降水资料

2.1.2 再分析资料

2.1.3 卫星遥感数据

2.2 主要方法介绍

2.2.1 水汽通量和散度

2.2.2 降水效率

2.2.3 西北地区典型区域的选取

2.2.4 二维频率分布和PDF分布

第三章六盘山地区空中水资源特征

3.1 水汽分布和输送特征

3.2 水汽通量散度特征

3.3 气候条件和云参量特征

3.3.1 相对湿度等特征

3.3.2 MODIS反演得到的云参量特征

3.4 本章小结

第四章六盘山地区降水效率研究

4.1 模式设置

4.2 模拟天气过程选取

4.3 夏季降水效率计算

4.4 本章小结

第五章西北典型地区空中水资源特征

5.1 西北地区水汽分布和输送特征

5.2 西北地区云参量的分布特征

5.3 西北四个典型地区夏季云微观特征

5.4 西北四个典型地区夏季云宏观特征

5.5 西北地区夏季降水效率

5.6 本章小结

第六章结论与讨论

6.1 主要结论

6.2 本文创新点

6.3 讨论与展望

参考文献

致谢

个人简介

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 张沛

导师: 姚展予

关键词: 西北典型地区,空中水资源,降水效率

来源: 中国气象科学研究院

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 气象学

单位: 中国气象科学研究院

分类号: P426.6

总页数: 65

文件大小: 7702K

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