安徽省安慶地區氣象要素高密度垂直分布特征

崔世鋒+劉立群+程正飛

摘 要：高空氣象探測在揭示大氣結構、建立大氣科學理論、提高天氣預報準確率上起著重要作用。高空氣象要素包括溫度、氣壓、濕度、風，其中高空溫度的變化規律尤為復雜，是本文的研究重點。深入研究高空溫度、氣壓、濕度的結構特征對了解我國高空氣象要素的變化規律具有一定的理論、實際意義及潛在的氣候學意義。

關鍵詞：高空；氣象要素；分布；特征

中圖分類號：P457 文獻標識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20170832054

引言

本文資料來源于新一代GFE（L）1型二次測風雷達探測系統跟蹤自由漂浮氫氣球攜帶的GTS1型數字式電子探空儀測得。該雷達系統安裝于安徽安慶市境內，N3037'，E11658'，海拔63.2m。探測環境符合《常規高空氣象探測規范》[1]。雷達系統于每日07：15、19：15（北京時）各進行1次實時綜合探測，要素包括氣溫、氣壓、濕度、風，資料收集自2007年01月01日—2016年12月31日止，1份數據內接收氣象要素的頻次達到50組/min，由于采集頻率密集，故按每10m層厚收集、分析氣象要素溫度、濕度、氣壓數據，資料總數達到7300份。

1 氣象要素的年際變化

1.1 溫度

衡量任意2個氣象要素（變量）之間關系的統計量是協方差和相關系數。對任意2個要素變量，其相關系數計算公式為：

將統計年限內采集的數據，以相同高度溫度值進行年平均，得出2007—2016年度不同高度的平均差值，結果顯示，2015年與2010年高度正相關，2015與2009、2016與2012高度負相關，圖1列出了曲線圖，亦能進一步佐證。由于統計年限僅10a，統計資料不能得出不同高度下溫度的年度變化趨勢，數據僅具有氣象學意義，不能反映整個安慶地區的氣候特征。

1.2 氣壓、濕度

同樣方法得出2007—2016年度相同高度氣壓平均差值相關系數，數據顯示，除2012年與其他年度相關系數在0.6～0.8之間外，其他年份的相關系數數值均為0.9或1.0，2012年度氣壓較其他年份偏低。2007—2016年度相同高度濕度平均差值相關系數在-0.8～0.7之間變化，無規律可尋，說明濕度沒有明顯的的年度變化規律。

2 氣象要素的月變化

2.1 溫度

將特定月份的每日07：00、19：00溫度數據按相同高度的數值求和，得出全月底層至高層相同高度的溫度平均值，按四季分布分別選取1、4、7、10月，通過月平均值分析相同高度溫度隨高度的月變化。從圖2知，1、4、7、10月最低平均溫度均出現在相對測站高度為16820～18130m處，為-70.0℃、-70.0℃、-74.0℃、-74.0℃，變化幅度不超過1℃。在13400～21500m處該4個月平均溫度統計值均在-60.0℃以下，厚度達8000m。在相對測站高度10000m高空以下，相同高度的平均溫度統計值垂直變化依7、10、4、1遞減，1、4月相同高度的平均溫度統計值在相對測站高度10000m以上相交，1月平均溫度高于4月，直至相對測站高度13700m處。

2.2 氣壓、濕度

同樣方法得出氣壓、濕度月平均值，分析相同高度氣壓、濕度隨高度的月變化。數據顯示1、4、7、10月份的氣壓平均值隨高度變化曲線高度擬合，相關系數為0.999以上。濕度方面，1、4、7、10月份濕度平均值的隨高度變化曲線中，7月份的濕度自地層至20000m高度明顯較其他月份偏高10%左右，1月份在4000～11000m高空濕度明顯較其他月份偏低。

3 不同時次的氣象要素變化

將每日07：00、19：00探測的溫度數據按相同高度分類，得出2組歷時10a相同高度的統計值。結果顯示07：00、19：00次相同高度下歷年統計值的垂直標準差變化特征，07：00、19：00 2次的溫度在相同高度下歷年統計值的標準差年值變化高度吻合，相關系數為0.99，說明07：00、19：00 2次探測的溫度無明顯的時次性顯著差異。數據顯示，氣壓、濕度的垂直標準差變化高度吻合，相關系數均為0.99，07：00、19：00次無明顯的時次性顯著差異。

4 特定層次下溫度的變化

在常規高空氣象探測中，100hpa以下常選取1000、925、850、700、500、300、200、100hpa層次的各項要素值上傳匯聚，以便氣象業務人員進行預報分析。

數據分析得出，7月平均溫度在200hpa以下均比其他月份高，說明本地區受太陽活動的影響最為活躍，影響高度能達到12000m，接近對流層頂部[3]。1月份平均溫度在500hpa以下均比其他月份低，但在500hpa以上各月的平均溫度沒有顯著的變化規律，300hpa最低值出現在3、12月，200hpa最低值出現在4月，100hpa最低值出現在9、10月，沒有規律性。

從300～1000 hPa 高空， 溫度的季節變化趨勢基本一致， 即冬天溫度低， 夏天溫度高， 季節變化為單峰型，變化范圍在20～ 30℃之間， 最冷在1 月， 最熱在7 月。這是中緯度溫帶地區常見的氣溫季節變化型。在該層次，溫度的季節變化幅度隨著高度增加而減小。

在200 hPa 上溫度的季節變化不再明顯， 即在7-8 月各有一高溫值，而低谷在4 月。在100 hPa上溫度季節變化更趨平緩， 這符合大氣層結在平流層和對流層頂不同的狀況。

5 結論

運用常規氣候統計方法對安慶高空溫度及其變化進行了分析， 其主要結果如下：研究結果表明在安慶地區相同高度上的高空溫度、濕度年度沒有增加或減弱的變化趨勢，無規律可循。2012年度的氣壓與其他年度相關性較低，氣壓值比其他年份偏低；在相對測站高度10000米高空以下，相同高度的月平均溫度統計值垂直變化依7、10、4、1遞減明顯。相同高度的平均氣壓統計值垂直變化相關性好，高度擬合。相同高度的平均濕度統計值垂直變化7月份較其他月份高10%左右，1月份數值則偏低；07、19時次相同高度上的溫度、氣壓、濕度相關系數接近1，數據無明顯時次差異；7月份受副熱帶高壓影響，200hpa以下各規定等壓面溫度明顯比其他月份高。

參考文獻

[1]中國氣象局. 常規高空氣象觀測業務規范[M].北京：氣象出版社，2010：2.

[2]黃嘉佑.氣象統計分析與預報方法[M].北京：氣象出版社， 2004：8.

[3]崔世鋒，葉仁玉. 2004—2011年安慶地區對流層頂的特征分析[J].安慶師范學院學報，2012， 18（3）：131-132.endprint