安徽省安庆地区气象要素高密度垂直分布特征

崔世锋+刘立群+程正飞

摘 要：高空气象探测在揭示大气结构、建立大气科学理论、提高天气预报准确率上起着重要作用。高空气象要素包括温度、气压、湿度、风，其中高空温度的变化规律尤为复杂，是本文的研究重点。深入研究高空温度、气压、湿度的结构特征对了解我国高空气象要素的变化规律具有一定的理论、实际意义及潜在的气候学意义。

关键词：高空；气象要素；分布；特征

中图分类号：P457 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20170832054

引言

本文资料来源于新一代GFE（L）1型二次测风雷达探测系统跟踪自由漂浮氢气球携带的GTS1型数字式电子探空仪测得。该雷达系统安装于安徽安庆市境内，N3037'，E11658'，海拔63.2m。探测环境符合《常规高空气象探测规范》[1]。雷达系统于每日07：15、19：15（北京时）各进行1次实时综合探测，要素包括气温、气压、湿度、风，资料收集自2007年01月01日—2016年12月31日止，1份数据内接收气象要素的频次达到50组/min，由于采集频率密集，故按每10m层厚收集、分析气象要素温度、湿度、气压数据，资料总数达到7300份。

1 气象要素的年际变化

1.1 温度

衡量任意2个气象要素（变量）之间关系的统计量是协方差和相关系数。对任意2个要素变量，其相关系数计算公式为：

将统计年限内采集的数据，以相同高度温度值进行年平均，得出2007—2016年度不同高度的平均差值，结果显示，2015年与2010年高度正相关，2015与2009、2016与2012高度负相关，图1列出了曲线图，亦能进一步佐证。由于统计年限仅10a，统计资料不能得出不同高度下温度的年度变化趋势，数据仅具有气象学意义，不能反映整个安庆地区的气候特征。

1.2 气压、湿度

同样方法得出2007—2016年度相同高度气压平均差值相关系数，数据显示，除2012年与其他年度相关系数在0.6～0.8之间外，其他年份的相关系数数值均为0.9或1.0，2012年度气压较其他年份偏低。2007—2016年度相同高度湿度平均差值相关系数在-0.8～0.7之间变化，无规律可寻，说明湿度没有明显的的年度变化规律。

2 气象要素的月变化

2.1 温度

将特定月份的每日07：00、19：00温度数据按相同高度的数值求和，得出全月底层至高层相同高度的温度平均值，按四季分布分别选取1、4、7、10月，通过月平均值分析相同高度温度随高度的月变化。从图2知，1、4、7、10月最低平均温度均出现在相对测站高度为16820～18130m处，为-70.0℃、-70.0℃、-74.0℃、-74.0℃，变化幅度不超过1℃。在13400～21500m处该4个月平均温度统计值均在-60.0℃以下，厚度达8000m。在相对测站高度10000m高空以下，相同高度的平均温度统计值垂直变化依7、10、4、1递减，1、4月相同高度的平均温度统计值在相对测站高度10000m以上相交，1月平均温度高于4月，直至相对测站高度13700m处。

2.2 气压、湿度

同样方法得出气压、湿度月平均值，分析相同高度气压、湿度随高度的月变化。数据显示1、4、7、10月份的气压平均值随高度变化曲线高度拟合，相关系数为0.999以上。湿度方面，1、4、7、10月份湿度平均值的随高度变化曲线中，7月份的湿度自地层至20000m高度明显较其他月份偏高10%左右，1月份在4000～11000m高空湿度明显较其他月份偏低。

3 不同时次的气象要素变化

将每日07：00、19：00探测的温度数据按相同高度分类，得出2组历时10a相同高度的统计值。结果显示07：00、19：00次相同高度下历年统计值的垂直标准差变化特征，07：00、19：00 2次的温度在相同高度下历年统计值的标准差年值变化高度吻合，相关系数为0.99，说明07：00、19：00 2次探测的温度无明显的时次性显著差异。数据显示，气压、湿度的垂直标准差变化高度吻合，相关系数均为0.99，07：00、19：00次无明显的时次性显著差异。

4 特定层次下温度的变化

在常规高空气象探测中，100hpa以下常选取1000、925、850、700、500、300、200、100hpa层次的各项要素值上传汇聚，以便气象业务人员进行预报分析。

数据分析得出，7月平均温度在200hpa以下均比其他月份高，说明本地区受太阳活动的影响最为活跃，影响高度能达到12000m，接近对流层顶部[3]。1月份平均温度在500hpa以下均比其他月份低，但在500hpa以上各月的平均温度没有显著的变化规律，300hpa最低值出现在3、12月，200hpa最低值出现在4月，100hpa最低值出现在9、10月，没有规律性。

从300～1000 hPa 高空， 温度的季节变化趋势基本一致， 即冬天温度低， 夏天温度高， 季节变化为单峰型，变化范围在20～ 30℃之间， 最冷在1 月， 最热在7 月。这是中纬度温带地区常见的气温季节变化型。在该层次，温度的季节变化幅度随着高度增加而减小。

在200 hPa 上温度的季节变化不再明显， 即在7-8 月各有一高温值，而低谷在4 月。在100 hPa上温度季节变化更趋平缓， 这符合大气层结在平流层和对流层顶不同的状况。

5 结论

运用常规气候统计方法对安庆高空温度及其变化进行了分析， 其主要结果如下：研究结果表明在安庆地区相同高度上的高空温度、湿度年度没有增加或减弱的变化趋势，无规律可循。2012年度的气压与其他年度相关性较低，气压值比其他年份偏低；在相对测站高度10000米高空以下，相同高度的月平均温度统计值垂直变化依7、10、4、1递减明显。相同高度的平均气压统计值垂直变化相关性好，高度拟合。相同高度的平均湿度统计值垂直变化7月份较其他月份高10%左右，1月份数值则偏低；07、19时次相同高度上的温度、气压、湿度相关系数接近1，数据无明显时次差异；7月份受副热带高压影响，200hpa以下各规定等压面温度明显比其他月份高。

參考文献

[1]中国气象局. 常规高空气象观测业务规范[M].北京：气象出版社，2010：2.

[2]黄嘉佑.气象统计分析与预报方法[M].北京：气象出版社， 2004：8.

[3]崔世锋，叶仁玉. 2004—2011年安庆地区对流层顶的特征分析[J].安庆师范学院学报，2012， 18（3）：131-132.endprint