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目 录

摘要 I

Abstract II

1. 引言 1

2. 数据和方法 2

2.1 数据 2

2.2 方法 4

3. T-lnP图和对流类型 4

3.1 T-lnP图参数和对流指数 4

3.2 对流类型 7

3.2.1 类型Ⅰ 8

3.2.2 类型Ⅱ 9

3.2.3 类型Ⅲ 10

4. 中国东部地区夏季午后的对流类型分布 10

4.1 类型Ⅰ在我国东部地区夏季午后对流中出现的概率 11

4.2 类型Ⅱ在我国东部地区夏季午后对流中出现的概率 12

4.3 类型Ⅲ在我国东部地区夏季午后对流中出现的概率 13

5. 个例分析 14

6. 总结与展望 18

6.1 总结 18

6.2 展望 19

参考文献 20

致谢 21

利用T-lnP图研究中国东部地区夏季午后的对流类型分布

艳 艳

，China

Abstract：In recent years, the industrialization level and the population density is increased as the rapid development of society and economy in eastern of China, which making it become the main areas of aerosol pollutants gathered in our country. At the same time as for it located in the eastern part of Eurasia, so precipitation event happened frequency in summer. In order to analysis the distribution of convective type over East China in the summer afternoon, we firstly divided the summer afternoon convective into three types, according to the introduction from UCAR. Then, use the NCL software to draw the afternoon Skew-T of east China, during the June of 2013 and 2014 years. And has carried on the classification according to the standard, it is concluded that the first type are mainly concentrated in north China area in our country, the second type appears to southeast and southwest regions with rich water vapor, the third type mainly appear in the northwest of our country. Finally, based on the Zhengzhou station on June 19, 2014, a precipitation process as an example, analyzing the changes of atmospheric stratification during the precipitation. Therefore, the work of this paper is helpful to our country summer convective forecasting and research, at the same time, this paper has also laid a foundation for aerosol - cloud and precipitation interaction research.

Key words：Skew-T; precipitation; convection

引言

20世纪80年代以来，中国东部地区随着工业化、城镇化的发展进程，发展迅速，成为经济高度发达区，吸引了大量的外来人口涌向东部城市，成为了我国人口的主要聚居区。人类活动的增加，使得生态环境受到了严重的破坏，水污染、空气污染等问题频繁发生。近年来，由雾霾导致的空气污染天数逐年增加，使得人们开始重视空气污染的问题。根据统计资料显示，我国的东部地区是我国受雾霾灾害严重影响的地区^[1]。

工业燃烧排放的有毒废气、居民生活产生的煤烟、汽车行驶排出的氮氧化物、农业秸秆燃烧产生的烟尘等这些气溶胶颗粒物成为了我国目前空气污染的主要污染源。这些未经处理的污染源排放到大气中，不断的积累，当天气条件不利于这些污染物的排放的时候，这些气溶胶颗粒物会和大气中的其他成分发生物理、化学反应，产生新的污染物质，导致雾霾灾害连续不断的发生。大气气溶胶，在是指在大气中悬浮的固态和液态粒子，如尘埃、微生物、烟粒以及云雾滴、冰晶、雨雪等^[2]。它不仅是一种环境污染的物质，而且还与大气辐射的传输、云降水过程、大气电学、大气光学、大气化学等过程紧密关联^[3]。气溶胶可以通过直接效应和间接效应影响大气辐射的收支平衡和全球水循环过程^[4]。一方面，直接效应指的是气溶胶通过吸收和散射太阳辐射直接的影响地气系统的辐射收支平衡，从而在垂直方向上改变大气的能量分布，进而可能会对云降水的发生发展产生一定的影响；另外一方面，大气气溶胶可以间接地以云凝结核的形式参与大气中云降水过程。由于气溶胶粒子尺寸、组成、形状、光学特性等参数随着时空变化很大，关于定量甚至定性分析气溶胶对降水的效应仍存在很大的争议。根据政府间气候变化专门委员会（IPCC）在2013年10月发布的评估报告表明，由于气溶胶粒子的参数变化大，且陆气相互作用问题本身就存在很大的复杂性，因此虽然目前基于遥感和地基观测越加成熟，数值模式的模拟也更为进步，但是其结果的可信度仍较低。此外，降水的产生及发展的主要动力仍在于天气系统本身，受到全球能量平衡的约束，因此气溶胶只能对局地降水的变化产生一定的影响^[5]。

云和降水在全球能量循环和水循环中扮演着十分重要的角色。降水区域、降水量和降水强度的变化都对人类活动和整个生态系统都有非常重要的影响。由于我国位于欧亚大陆的东部，因此中国东部地区在夏季受东亚季风的影响较为显著，存在大范围的降水空间分布，尤其是近年来强降水的事件在夏季频繁发生。同时，由于我国东部地区污染严重，近年来像7.21短时强降水天气等灾害性极端降水天气的发生频次也明显的增多^[6]，给人们的居住环境安全带来得了严重的影响，日益严重的大气污染问题及其对气候环境的影响必须引起十分的重视。近年来国内关于局部区域范围内的气溶胶-降水的相互作用关系的研究越来越多，Koren^[7]等人的研究结果发现在热带、亚热带及中纬度地区，不论是在海洋还是陆地，高的气溶胶浓度会促进局地云系的形成并会增强局地降水。Jones ^[8]和Christopher ^[9]利用主成分分析法统计对南美地区气溶胶对云降水的作用分析表明，大气条件是产生云降水的主要影响因子，而气溶胶对云降水的产生呈现抑制的作用，原因和当地的污染等相关。针对中国东部地区的研究表明随着东部人口和工厂数量的增多导致的气溶胶增多也会影响降水。由此，中国东部地区可以作为研究气溶胶-云降水之间关系的一个理想地区^[10]。

强对流天气是指强雷雨造成的暴雨、冰雹、雷暴大风、龙卷等中小尺度的天气现象，对于我国东部地区^[11]，夏季午后都是其频繁发生的时间，对流的强度大、持续时间相对较短而破坏力又十分强大，因此这些强对流天气的频繁发生往往会造成比较严重的后果，因此在夏季汛期预报中十分重视这类天气的预报^[12]。随着气象科学技术的不断发展，人们对强对流灾害性天气的认识也不断的深入。叶笃正在1977年曾初步阐述了可以用探空资料寻找对流发展的有利条件^{[13, 14]}；刘玲玉通过探空资料绘制的曲线计算出了CAPE（Convective Available Potential Energy）、理查森数等对流参量，应用于强对流天气的预报工作中^[15]；廖晓农等人应用探空资料计算了CAPE、LI（Lifted Index）、风切变等一些物理量分析了北京曾发生的严重的冰雹事件^[16]；叶爱芬等曾用广州清远站的逐日探空资料系统的统计了CAPE和强降水、雷雨大风之间的关系^[17]。雷蕾等利用探空资料对比分析得到CAPE对区分北京夏季强对流天气有很好的指示性的结论^[11]。根据上面所述，目前探空资料及其物理量在分析和预报强对流天气方面应用非常广泛。而针对层结类型对中国夏季发生的对流进行分类的研究还比较少，对夏季产生的对流天气的层结变化的认识还不够深入。

综上所述，关于气溶胶-降水相互作用方面在大气层结角度出发的研究不充分，同时，以T-lnP图对中国东部地区发生的夏季对流的分类工作在国内研究中较为罕见。因此，运用观测得到的探空数据绘制T-lnP图对对流进行分类，进而研究这些探空在中国东部的分布情况成为本文研究的重点。通过本文对我国东部地区夏季午后对流的分类工作，为从大气层结曲线形状分析和预报对流工作提供参考，有利于更准确的预报夏季午后对流。同时，以本文探空层结分类为基础研究气溶胶对夏季午后对流的影响，将会对气溶胶-云降水相互作用机制研究奠定基础。

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