青藏高原区域卫星资料同化捕获高原下游造成强降水的高空槽

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目 录

1.引言3

2.资料说明4

3.结果分析4

3.1月平均风场、气温对比4

3.2气温日变化对比6

3.3分析一次降水过程中捕获的高空槽12

4.结论和讨论17

参考文献18

致谢20

青藏高原区域卫星资料同化捕获高原下游造成强降水的高空槽

夏新露

，China

Abstract: Tibetan Plateau reanalysis made by Joint Center for Data Assimilation Research and Applications, ECMWF-Interim reanalysis and NCEP-GFS reanalysis were used to simulate and compare with each other about monthly mean wind, temperature and diurnal variation of surface air temperature on Tibetan Plateau in August 2016, and we emphatically analysis the weather situation of precipitation in August 15, 2016 with Tibetan Plateau reanalysis. The results showed that: Tibetan Plateau reanalysis has the best applicability in its regional center but large error near the boundary when simulating monthly mean wind. Satellite data assimilation takes good effect in simulating monthly mean surface air temperature but not well when dealing with diurnal variation of surface air temperature. The highlight of this article is that we found the greatest advantage of Tibetan Plateau reanalysis compared with other global reanalysis is that it can sensitively capture middle and small weather system—the upper trough which caused heavy precipitation.

Key words: Tibetan Plateau；reanalysis；upper trough

1. 引言

青藏高原是世界上面积最大、海拔最高的高原，被誉为“世界屋脊”，它东西长约3000公里，南北宽约1400公里，平均海拔在4000米以上，总面积约250万平方公里，处于北纬26°00′～39°47′，东经73°19′～104°47′之间。青藏高原地形的隆起对了亚洲乃至世界的气候有重大影响^[1]，它被认为是我国气候变化的启动区^[2]，其气压系统和环流形势的异常是影响我国气候的一个重要因子。冯松等^[2]进一步指出高原是我国东部地区气候变化的启动区，有关高原对我国部分地区气温、降水影响的研究工作已广泛开展并取得一定成果。同时，作为对气候变化最为敏感的生态系统之一^[3]在全球变暖的背景下，青藏高原地区冰川、积雪、冻土的分布特征发生改变，引起的气候、水文和生态效应等都日益显著^[4-7]，高原气候的深入研究已经成为全世界气象学关注的一个重要课题。

由于青藏高原地区地形复杂，气象观测站建立较晚且站点稀少、分布不均，导致该区域的气象数据匮乏，使得高原气候研究工作面临资料不足的问题，因此卫星遥感反演及同化资料对上述问题的研究将是非常重要的一个方向。20世纪90年代中期，再分析资料的问世一定程度上解决了这一难题，为高原地区气候研究提供了数据支持^[8]。目前全球的主要几家再分析资料中心包括欧洲中期数值预报中心（ECMWF）、美国国家环境预测中心（NCEP）和日本气象厅（JMA）。ECMWF 和NCEP /NCAR 再分析资料即同化地面观测、高空观测、卫星反演等资料而从得到的覆盖全球网格点资料，其可信度很高并且已经在全世界广泛使用。

但即便如此，由于青藏高原地形复杂、气候条件特殊，各类再分析资料在青藏高原地区均存在一定系统性偏差^[9]，不仅各气象要素的数值、量级与实际观测值之间都存在误差，而且不同再分析资料之间具有相似性的同时也会存在明显的区别。因此，找出各类再分析资料在青藏高原这一特殊区域的适用性和优点并加以针对性的利用就显得尤为重要了。用再分析资料对高原地区天气及气候特征进行研究，选取资料是非常关键的一步。好的资料可以较准确的描述高原地区的大气环流特征。本文将以此为出发点，着重分析南信大资料同化研究和应用结合中心新建立的青藏高原区域再分析资料（具体见资料说明）在青藏高原地区的适用性，并与ECMWF-Interim以及NCEP-GFS两种全球再分析资料进行对比，找出青藏高原区域再分析资料的特点和优点，便于进一步完善区域再分析资料并为未来高原气象学的研究提供科学的参考依据。

但是再分析资料的研究在我国气象领域中起步较晚，也是我国气象研究的薄弱环节之一，建立属于我国自己的再分析资料集是未来气象研究的重要方向。故本文将先从日变化、和季节平均等方面来比较几种再分析资料的特点，主要气象要素包括风场、位势高度场和地面气温。通过对比不同资料在同一地区同一气象要素的差异，找出各自的特点和适用性。最后针对2016年8月青藏高原下游河套地区一次降水过程，利用我们全新的区域再分析资料对该过程中捕获的高空槽进行具体分析。通过这一系列的分析来对该区域再分析资料的优缺点进行初步的评估，为我国区域再分析资料的进一步的完善提供借鉴。

1. 资料说明

本文重点分析的青藏高原区域再分析资料采用ARW V3.3模式，以NCEP-GFS再分析资料为侧边界条件，加以AMSU-A、ATMS等仪器的多种卫星资料进行同化。其水平分辨率为25km，垂直方向有61层，模式层顶气压为1.0hPa，模式区域网格点为40030061。

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