青海省降水相态识别判据研究.pdf
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1、黄桂玲等:青海省降水相态识别判据研究青海省降水相态识别判据研究黄桂玲1王富萍(青海省海北州气象局,西海镇810200)摘要:利用青海省50 个气象站点2 0 0 8 一2 0 18 年雨、雨夹雪和雪三种降水相态对应的逐日地面和高空相关要素,运用spss软件,采用趋势变化、线性拟合、相关分析和经验正交函数分析方法,对青海省近10 a各降水相态地面和高空要素场上的识别判据进行了研究。结果表明:在选取降水相态转换指标时应首选地面温度和地面露点;高空温度的区分度好于高空露点,高空温度较露点温度更适合作为判别降水相态的判别因子;从7 0 0 到2 0 0 hPa,高空温度对降水相态的区分能力随着高度的升
2、高而逐渐减弱;就零度层高度而言,雨、雪区分起来较为容易;就一5层高度而言,雨夹雪和雪的重复度较大,雪的范围囊括了雨夹雪的所有范围,这对雨夹雪和雪的判别极为不利,不易作为降水相态的判别指标。关键词:青海地区;降水相态;闵值度类因子对降水相态的区分效果要好于其他类别因引言子。青海境内地处高原,地形地势相对复杂,海拔相“降水相态”,即降水的具体形态,表现为:液差悬殊,纬度、海拔高度均和内地有很大差别,判断态,这里指的是降雨;固态,这里指的是降雪、冰降水相态的预报指标差异也较大,有必要对青海省粒;混合态,这里指的是雨夹雪,是由云层的温度、开展降水相态变化的研究。气流分布等状况的差异造成的。青海省属典型
3、的高1资料与方法原大陆性气候,地处内陆高原。作为多民族聚居区,经济发展相对落后,运输方式上长年来依赖公路交通,气象条件是影响和制约公路运输安全的主要因素之一,在每年过渡季节,降水相态的预报将受到广泛关注,特别是随着每年春运大幕的拉开,“雨雪冰冻”等交通高影响天气会一次次成为大众关注的焦点。现有研究资料,基于降水相态研究多以东部地区为主。尤凤春2 等得出在降水相态转换中同一层次的温度要素参考价值最高,温度露点差最差的结论。张琳娜3等在结合现有资料的基础上获取和雨雪转换存在特殊联系的物理量,设定若干种相态评分方法,得到的降水相态综合判据隋玉秀等运用多种气象资料对降水过程进行动态地研究分析,发现平均
4、温1黄桂玲(1993年10 月一),女,本科,工程师,主要从事天气预报工作。E-mail:。-14-降水相态气候特征采用资料为青海省气象信息中心所收集的青海50 个国家级地面观测站提供的逐小时温度、地面温度、露点温度、相对湿度、中高低层露点温度、温度、零度层位势高度及-5高度层观测资料作为基准,针对这些资料进行查阅、核实,在其具备较高完整性、有效性的基础上展开本研究,研究时段为2 0 0 8 年1月1日一2 0 2 1年12 月31日。青海地形特征明显,海拔高度差大,低至1813.9km,高至4 6 12.2 km,在实际探究时应进行区域划分,以保证研究的精准性。根据青海省气候中心提供,将青海
5、省划分为四个区域:东部农业区、柴达木盆地区、环湖地区和青南牧区。第4 期2022年12 月2各各降水相态的识别判据统计特征2.1地面要素本文探究采用降水刚刚开始时的变量值统计得到。方框中涉及的横线代表的是50%降水样本的相应地面要素值(中位数),方框中所涉及的上下边延伸线的两个端点分别对应最大值、最小值,其中的箱体指代的是8 0%降水样本相应的地面要素分布范围。从青海不同地区各相态降水的地面温度箱线图(图1)可以看出:四个地区雨、雨夹雪、雪箱体部分均有交叉且交叉较大,尤其是雨夹雪和雪天气,各地区箱体部分几乎重合,四个地区的三种降水相态地面温度主要集中在0 5,除柴达木盆地以外,雨夹雪和降雪相态
6、地面温度均略高于降雨中线温度(34),这可能与柴达木盆地的环境有关:柴达木35F+302520(a)m15105-5-103025201050-5E青海气象Journal of Qinghai Meteorology盆地分布有大面积的沙丘、沙珑、沙地,表面被盐壳覆盖,雨夹雪和降雪日气温低,对地面的保温作用弱,沙地近地层温度低。整体而言,三种降水形态下四个地区地面温度箱线图箱体小,降雨的地面温度相对于降雪数据更为集中。对于东部农业区,雨夹雪和雨、雪的相态地面温度未发生较高的重复率;其次,分析柴达木盆地,雨夹雪和雪两类相态地面温度的重复率较高;而对于环湖地区和青南牧区,雨夹雪和雨两类相态地面温度的
7、重复率较高。就单一判据而言,地面温度对降水相态识别有好的指示意义。对于柴达木盆地及环湖地区:雨夹雪和雨、雪两类相态露点温度的重复率都不高;对于青南牧区:雨夹雪和雪两类相态露点温度的重复率较高;而对于东部农业区:雨夹雪和雨两类相态露点温度的重复率较高。综上所述,地面露点温度对降水的相态有较好的指示意义。降水相态(柴达木盆地)降水相态(青南牧区)+4030(a)20100-10南夹雪雪降水相态(东部衣业区)雨夹雪NO.4Dec.2022+雨爽需降水相态(环湖地区)4035302520151050-5-10雪雷王雪图1各地区降水相态与地面温度箱线图-15-青海气象天气、气候降水相态(柴达木盆地)降水
8、相态(青南牧区)00-5-5-10-10-15-15+雨爽雪降水相态东部衣业区)622图3是三种降水相态与地面温度、相对湿度的关系图,发现三种降水相态在温度和相对湿度上均表现出相对应的区域性分布特征。采用线性拟合法,划分成4 个区域,这些区域通过I,三条线实-16-主+#+雪谢夹雪降水相态(环湖地区)2024-6-8-10-12-14-16雨雨夹雪图2各地区降水相态与露点温度箱线图三种降水相态与地面温度、相对湿度的关系100908070(%)6050403020-10+雪丰+雪245图3三种降水相态与地面温度湿度关系图现相对独立,而所涉及的三条线的线性方程分别如下:线 I:RH=60;线 I:
9、RH=4.213T+18.736;+十雨雨爽雪&雪A05地面温度(C)10152025第4 期2022年12 月线II:R H=-3.2 2 58 T+8 9.0 32。被它们分隔区域的区域中,降雨主要集中于区,降雪主要在两区,而主要为雨夹雪。同时发现,雨夹雪相态基本覆盖了整个区域,雪为区域,中则三种相态皆有。采取此种划分方法,倘若地面温度、湿度存在不同关系的情况下,三种相态的发生可能性也会随之改变,有一定的预测参考意义。2.2高空要素以下内容均以格尔木、西宁、玉树三站为例进行作图分析,其余测站雨夹雪的分类数据较少,在0 8时和2 0 时的雨夹雪记录也比较稀缺,因此不对其余测站的不同降水相态进
10、行高空要素统计。根据探空资料7 0 0 hPa、50 0 h Pa 和2 0 0 hPa的温度资料(记为To、T s 0 0、T 2 0 o)。由于青南地区海拔多数超过7 0 0 hPa,700hPa计算结果会造成整体结果偏高,因此玉树站7 0 0 hPa数据不再分析。格尔木20F雨10工-10青海气象Journal of Qinghai Meteorology不同相态降水To、T s o 和T20o温度箱线图(图4),可以看出不同站点相同降水相态同一层结温度中位数相差小:格尔木、西宁站雨T7oo中位数分别为8.4和3.6,雨夹雪To中位数分别为-0.6 和-3.0,雪T7o中位数分别为-0.
11、5和-5.9;格尔木、西宁、玉树站雨Tsoo中位数分别为-10.1、-11.0 和-5.7,雨夹雪T5oo中位数分别为-13.7、-15.8 和-11.3,雪Tso中位数分别为-16.9、-2 1.7 和-11.9;雨T20o中位数分别为-50.0、-51.0 和-48.7,雨夹雪T20o中位数分别为-53.0、-4 9.5和-53.0,雪T20o中位数分别为-56.1、-55.4 和-54.3。不同站点相同降水相态不同层结温度中位数相差大:格尔木站雨To0、T 5o o 、T 2 0 o 中位数分别为8.4、-10.1和-50.0;西宁站雨T7o、T 50 0、T 2 o 中位数分别为3.6
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