[doc] 鲁中山区地形对山东区域气候影响的敏感性试验

[doc] 鲁中山区地形对山东区域气候影响的敏感性试验 鲁中山区地形对山东区域气候影响的敏感 性试验 中国农业气象(ChineseJournalofAgrometeorology)2009,30(4):496—500 doi:10.3969/j.issn.1000—6362.2009.04.006 鲁中山区地形对山东区域气候影响的敏感性试验 张可欣,孙成武 (临沂市气象局,山东临沂276004) 摘要:利用RegCM3模式,采用NOAA的NCEP/DOE再 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 资料,进行鲁中山区地形对山东平均气温和降水影 响的控制试验和敏感性试验,并将试验结果与山东及其邻近地区的145个地面观测站点的实测气温和降水量 进行了对比分析.结果 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明:鲁中山区地形作用使鲁南,泰,鲁山南部,泰山西北部以及五莲山东南部地区降水 量增加,鲁中西部,北部降水减少;使夏季平均气温在36.5.N以北增加,36.5.N以南降低. 关键词:鲁中山区;地形;气候;物理机制 SensitivityExperimentfortheImpactofMountainousTopographic ofMiddleShandongProvincetoRegionalClimate ZHANGKe-xin,SUNCheng-WU (MeteorologicalBureauofLinyiCity,Linyi276004,China) Abstract:ThesensitivecontrolexperimentforimpactsofthemiddleShandongmountaintopographyontemperature andprecipitationwasconducted,basedonNCEP/DOEreanalysisdataofNOAAbyusingRegCM3mode1.Theoutputs wereanalyzedthroughthecomparisonwiththemeteorologicalobserveddatafromthesurrounding145stationswithinor nearbytheShandongprovince.Theresultsshowedthatthetopographyprobablyincreasedprecipitationoverthesouth— ernShandong,thesouthernTaiandLuMountains,thenorthwesternTaiMountainandthesoutheasternWulianMoun— tain,butdecreasedprecipitationinthemiddlewesternandnorthernShandong.Mountaintopographyalsoincreased summeraveragetemperatureinthenorthof36.5.N.butdecreasedtemperatureinthesouthof36.5.N. Keywords:ThemountainareaofShandongProvince;Topography;ClimaticChange;Physicalmechanisms 鲁中山区又称鲁中南山地丘陵区,面积大约6.5 万km,北部泰山,鲁山,沂山构成了鲁中山区的主体, 这三座山主峰海拔高度均在1400m以上,地势陡峭,南 部有徂徕山,蒙山等,主峰也都在1000m以上,地势相 对北部较缓.虽然鲁中山区整体的海拔高度并不是很 高但其相对高度很高,比如从泰山岱庙北边山麓地带 到泰山山顶水平不过2000m,但相对高度却达1300m 以上.此外,鲁中山区西侧为鲁西北平原,东侧为潍, 沭河谷地和漫长的海岸,北临莱州湾,南面与苏北平原 接壤,全省3/4以上的山地以近圆形集中于该区,四周 皆为平原,形成一个孤立的,典型的中尺度地形.这种 特殊的地形特点对山东的气候特别是降水和气温有显 着影响.气候条件对一地的农业结构,生产类型,种植 制度 关于办公室下班关闭电源制度矿山事故隐患举报和奖励制度制度下载人事管理制度doc盘点制度下载 ,栽培耕作措施,引种,育种以及农业机具等都起 着很大的作用,因此,研究鲁中山区地形对山东气候 的影响对指导农业生产具有重要意义. 国内外的许多研究都不同程度地指出了地形对 降水的影响口,国内也有学者对鲁中山区地形对山 东天气气候的影响进行了研究.曹钢锋等认为,山 东各地暴雨日分布和雨量分布都受地形影响;夏季盛 行东南风,暖湿气流到达山东半岛丘陵和鲁中山区的 迎风坡时,受地形抬升作用影响往往使雨势加大,因 此上述地区为山东省暴雨13数最多的地区.张国平 等利用PSU/NCAR中尺度数值模式MM4对1995 年7月30日的一次暖区对流性暴雨天气过程进行了 模拟,结果表明,在暴雨中心有鲁中山区地形作用比 无地形作用大6,7倍,鲁中山区可引起对流不稳定, 引起风速矢的变化,对暴雨起增幅作用. +收稿日期:2009-02—10 基金项目:国家重点基础研究发展计划项目”北方干旱化与人类适应”(2006CB400500) 作者简介:张可欣(1975一),山东临沂人,硕士,工程师,研究方向为数值模拟.E—mail:lyzhangkexin@sina.corn 第4期张可欣等:鲁中山区地形对山东区域气候影响的敏感性试验.497? 本文拟利用更高分辨率的实测资料和RegCM3 模式模拟1985—2000年共16a夏季山东地区区域气 候,并用山东省及邻近地区145个大监站的16a降水 和气温资料检验模式的模拟能力.再利用RegCM模 式,相同的初始资料和参数化 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ,进行鲁中山区地 形对山东省平均气候影响的敏感性试验,以探讨地形 影响的特征和机理. l资料和方法 1.1RegCM3模式简介 RegCM3是意大利国际物理研究中心(TheAbdus SalamInternationalCenterforTheoreticalPhysics)在 NCAR的RegCM2基础上发展的第三代区域气候模 式,现已经被广泛应用于中国的区域气候研究. Liu等…将RegCM模式应用于东亚区域的气候研 究,模拟了1990年6—8月东亚夏季降水及1991年 东亚洪涝期间的极端降水.DING等利用NCAR/ RegCM2模式对中国多年雨季的季节性降水进行了模 拟和试验,并在对流参数化方案,陆面过程,辐射方案 进行一系列敏感性试验的基础上建立了适合东亚雨 季季节性降水预报的RegCM—NCC模式.刘晓东 等利用RegCM3对1998年5—8月中国东部降水 进行了模拟试验,考察了模式对降水和大尺度环流系 统的模拟能力,结果表明,RegCM3能较成功地再现异 常降水的月际尺度变化和空间分布等基本特征. 1.2资料与模式试验 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 1.2.1模式和实况所采用的资料 模式的初始场和侧边界值采用NOAA的NCEP/ DOE再分析资料,海温资料使用美国海洋大气局 (NOAA)的OISST资料,其空间分辨率为1.×1.(经 度×纬度).地形资料由美国的地质勘探局USGS (UnitedStatesGeologicalSurvey)制作的10×10(经 度×纬度)地形资料插值得到.实况主要采用从山东 省气象局资料室得到的山东省及邻近地区145个地 面观测站的1985—2000年16a的实测降水和气温 资料. 1.2.2模式试验设计 控制试验模式积分时间为1985—2000年共16a 的夏季6月1日一8月31日,模式的中心点取36.N, 118.E,南北方向格点数为45,东西方向格点数为55, 范围涵盖了山东省及其周边相邻地区.模式的水平 分辨率为20km,垂直方向分18层,顶层高度为 100hPa,时间积分步长为60s.侧边界采用松弛/流入 一 流出relaxation(exponentia1)方案,边界层采用Host— lag方案,积云对流参数化方案选取Grell方案. 鲁中山区地形的敏感性试验采用与控制试验相 同的初始场资料和参数化方案,模拟的区域范围也相 同,区别在于敏感性试验先把鲁中山区地形(图l中 虚线框内区域,116—120.2.E,34.4—37.5.N)的高度 作削平到环境场高度(设为0.1ITI)处理,再将地形高 度沿虚线框边缘做9点平滑,防止因地形梯度太大而 出现物理量的虚假切变.图1a,b给出了平滑掉鲁中 山区地形前,后的地形高度场,从图1a可以看出虚线 框内为鲁中山区地形高度场,中心最高350m以上,因 为地形分辨率较低,且所取范围相对较大,所以最大 高度远比实际的1400m海拔高度低.从图1b可以看 到,虚线框以内的鲁中山区已被平滑掉. 图1敏感性试验平滑前的地形(左)和平滑后的地形{右J(单位:m) 2结果与分析 2.1RegCM模式模拟和实况检验 2.1.1夏季日平均降水量分布 图2a是山东地区145个地面站观测的1985, 2000年16a夏季平均降水分布.降水主要集中在山 东南部和江苏交界地区(淮河北部),在鲁南的临沂, 郯城,苍山一带夏季平均降水最大超过5.5mm/d;在 半岛南部沿海地区降水也有4.5mm/d;而山东北部地 ? 498?中国农业气象第30卷 区降水基本都在4mm/d以下.从模式模拟的16a夏 季平均山东地区降水分布可以看出(图2b),主要的 强降水区域在山东南部地区,而西部和北部地区为降 水偏少地区.但模式模拟的夏季降水强度偏大,其中 鲁南地区降水中心强度超过了7mm/d,其他地区的降 水强度也比实际观测大1mm/d左右.同时,模式对 山东半岛北部烟台等地区的降水模拟偏强.总体上 说,模式较好地模拟出了山东16a平均夏季降水的主 要分布特征. 4555565678 图21985—2000年夏季日平均降水量实况(左J与控制试验模拟 (右)(单位:mm/dJ 2.1.2夏季平均地面气温分布 图3为观测和模式模拟的16a夏季平均地面气 温分布.从实际观测的16a夏季平均地面气温的分 布图(图3a)可以看到,地面气温从西到东逐渐递减, 山东沿海地区在24~C左右,中部为25~C,西部为 26%.模式模拟的16a夏季平均地面气温(图3b)的 分布与实际比较相似,从东到西地面气温逐渐升高, 但模拟的地面气温偏低1oC左右.总体上看,RegCM3 能够较合理模拟出山东地区16a夏季平均地面气温 的主要分布特征,模拟的地面气温略偏低1?左右. 图3观测(左)和模式模拟(右)的16a夏季平均地面气温(1985—2000 年)(单位ioC) 2.2地形的敏感性试验结果分析 敏感性试验主要模拟时段为1985—2000年16a 的夏季,在分析地形的敏感性试验结果时采取先对模 拟时段的夏季平均降水,气温,垂直速度,比湿等物理 量进行时间平均,再将控制试验与敏感性试验结果作 差值分析的方法(即有地形减去无地形),可以帮助 了解鲁中山区地形对山东省影响的平均气候特征. 2.2.1夏季日平均降水量 图4为敏感性试验16a夏季平均降水量及其与 控制试验降水的差值分布,从敏感性试验16a夏季平 均降水(图4a)来看,鲁南降水中心由控制试验的 7mm/d减为6mm/d,鲁中地区降水也比控制试验模 拟的降水偏小.从控制试验与敏感性试验16a夏季 平均降水差值(图4b)来看,鲁南有1个1.2mm/d的 大范围中心,鲁中有2个1.2mm/d的中心,区域较小 且连成片.在这些区域鲁中山区地形的作用是使降 水量增加,而在鲁西,鲁北,半岛以及鲁南的部分区域 出现了0.8mm/d以上的负值区,这就是说在这些区 域鲁中山区地形的作用是使降水量减少的.综合以 上分析可知,鲁中山区地形作用使鲁南大部,泰,鲁山 南部,泰山西北部以及五莲山东南部地区16a夏季平 均降水量增加,使鲁中西部,北部降水减少. 第4期张可欣等:鲁中山区地形对山东区域气候影响的敏感性试验 499? 5678一O8一O4O4O8 图41985—2000年16a夏季平均降水敏感性试验(左)及其与控制试 验的差值分布(右)(单位:mm/d) 2.2.2夏季平均气温 图5为敏感性试验16a夏季平均地面气温及其 与控制试验模拟地面气温的差值分布,从敏感性试验 16a夏季平均气温(图5a)来看,鲁南气温比控制试验 模拟的气温偏低.从控制试验与敏感性试验16a夏 季平均气温差值(图5b)来看,气温在36.5.N以北是 增加的,在36.5.N以南的整个区域都是降低的,在 36.5.N附近气温变化明显. 图51985—2000年16a夏季平均气温的敏感性试验(左)及其与控制 试验的差值分布(右)(单位:?) 2.3物理机制分析 图6为控制试验与敏感性试验对时间平均的物 理量差值分析,从925hPa16a夏季平均垂直速度及流 场(图6a)可以看出,在鲁中山区的四周仍然存在明 显的垂直速度的梯度,这说明在进行地形的9点平滑 时效果不够理想.若不考虑这些影响可以分析出:鲁 中山区北部的泰,鲁,沂山系和尼山附近为垂直速度 的正值区,中心最大在10.m/s以上,在鲁北,泰山南 部谷地和鲁东南地区为垂直速度负值区,显然这些垂 直速度的负值区正是强降水中心所在地,而正值区正 是受鲁中山区地形影响降水减少的区域.同时,从流 场的配置可以看出:在鲁北,泰山南部谷地和鲁东南 地区为气流的辐合区,而鲁中,尼山为辐散区,这与垂 直速度的分布较一致.从16a夏季平均垂直速度和 降水量沿1l8.E剖面(图6b)中可以看出,低层在37 — 37.5.N之间为负值区;在37.N附近有1个延伸到 200hPa的狭窄正值区,该正值区恰好在鲁中山区地 形边界附近,由此判断为地形梯度所致;37.N向南先 有1个负值中心,然后一直到35.8.N为正值区,这个 正值区正好是泰,鲁山系所在位置;从35.8.N再向南 又为弱的负值区.降水量和垂直速度相一致:在37 — 37.5.N之间降水量增加,在37.N附近有个降水量 梯度变化大的狭窄区域,再向南也是先增加后在35.8 — 36.8.N之间减少后又增加. 图6c,d,e分别为300hPa,500hPa,850hPa上的 平均散度场,风场差值.从图中可以看出:300hPa 图上鲁中山区主体区域为辐散区,在其北部和东部 有弱的辐合,500hPa图上鲁中为小范围的弱辐散 区,在其北部有更弱的辐合区,而850hPa图上鲁中 山区存在强的辐散区,在其北部和南部各有1个强 的辐合区. 由此可知地形对降水的动力作用为:地形的抬升 作用直接影响到垂直速度的增加(减小),气流的辐 散(辐合),从而进一步影响降水的减弱(增强). ? 500?中国农业气象第30卷 0 l14Ell6EII8El20E122E ??———???衄圈囡[==IVl-—-一. 3—2—112358 图6控制试验与敏感性试验的16a夏季平均925hPa垂直速度(单位:10m/s)及流场(a),垂直速度及降水(单位:mm/d) 沿118.E剖面(b)以及300hPa(e),500hPa(d),850hPa(e)的散度和风场差值 注:a中阴影区,b中黑实线为垂直速度;箭头为流场;b中绿实线为16a 夏季平均降水;c,d,e中阴影为散度 3结论鲁中山区地形对地面气温的影响还需进一步 (1)RegCM3模拟合理地模拟出了山东夏季平均研究. 降水和地面气温. (2)鲁中山区地形作用使鲁南大部,泰,鲁山南 部,泰山西北部以及五莲山东南部地区16a夏季平均 降水量增加,使鲁中西部,北部降水减少;使气温在 36.5.N以北是增加的,在36.5.N以南的整个区域都 是降低的,在36.5.N附近气温变化明显. (3)地形对降水的影响机制可以解释为:地形的 抬升作用直接影响到垂直速度的增加(减小),气流 的辐散(辐合),从而进一步影响降水的减弱(增强). 参考文献: [1]欧阳海,郑步忠,王雪娥,等.农业气候学[M].北京:气象 版社,1990:4—5. [2]KatzfeyJJ.SimulationofextremeNewZealandprecipitation events.PartI:Sensitivitytoorographyandresolution[J]. Mon.Wea.Rev.,1995,123(3):737-754. [3]冯强,叶汝杰,王昂生,等.中尺度地形对暴雨降水影响的 数值模拟研究[J].中国农业气象,2004,25(4):l4. (下转第508页) ? 508?中国农业气象第30卷 (3)阿勒泰地区汛期多水年PCD比少水年复杂. 多水年若降水时间及侯降水量分布相对均匀,会导致 PCD偏小,则不利于产生洪涝事件;若降水时间及侯 降水量比较集中,会导致PCD偏大,则利于产生洪涝 事件.少水年降水量反而比较集中,导致PCD偏大, 但不利于产生洪涝事件. (4)异常年分析表明,集中期偏晚,集中度偏大, 但由于降水集中的时段偏晚,汛期降水偏少;集中期 偏早,集中度不一定偏小,汛期降水也不一定偏多. (5)阿勒泰地区汛期PCD线性趋势分析表明,福 海呈显着下降,其它站呈弱增长趋势;PCP线性趋势 表明,富蕴,青河站降水最大日有提前的趋势,且通过 了显着检验,其它站降水量最大日有推后的趋势,没 有通过检验. (6)小波分析表明,阿勒泰地区汛期PCD及PCP 的变化周期在空问分布上表现出一定的地域差异,周 期时间尺度呈阶段性变化.PCP多年来一直存在的 显着周期:阿勒泰,富蕴,吉木乃站为30,32a,哈巴 河,布尔津,福海站为20,23a,青河站仅为12a.PCD 多年来一直存在的显着周期:哈巴河,布尔津站为 45a,吉木乃,福海站为30a左右,富蕴,青河站为23a. (7)相关合成分析表明,大部分站PCD及PCP与 汛期降水距平呈负相关;并且多水年PCD较少水年 偏小,但PCP较少水年偏早.多水年与少水年的PCD 空间分布基本一致,等值线呈自西向东,自北向南递 增;多水年与少水年的PCP空间分布略有差异,多水 年等值线呈自北向南,自西向东递增,少水年呈自南 向北,自西向东递增. 参考文献: [1]郭艳君,孙安健.我国西北地区夏季旱涝气候特征研究 [J].自然灾害,2004,13(5):97—102. [2]任朝霞,杨达源.西北干旱区近50a旱涝时空变化及其防 御措施研究[J].干旱区资源与环境,2006,20(6): l18.121. [3]姜逢清,胡汝骥.近5O年来新疆气候变化与洪,旱灾害扩 大化[J].中国沙漠,2004,24(1):35-40. [4]李春芳,白松竹,刘大锋.阿勒泰地区5-9月分级降水的气 候特征[J].沙漠与绿洲气象,2008,2(4):25-27. [5]庄晓翠,郭城,刘大锋,等.阿勒泰地区的降水变化特征 [J].新疆气象,2005,(2):4-6. [6]张录军,钱永甫.长江流域汛期降水集中程度和洪涝关系 研究[J].地球物理,2004,47(4):622—630. [7]张文,张天字,刘剑.东北降水过程年集中度和集中期的 时空变化特征[J].南京气象学院,2008,31(3): 403-410. [8]蒋丽娟,施能,周文志,等.桂林市汛期降水集中度和集中 期与旱涝关系的研究[J].气象研究与应用,2007,28(3): 23—26. ??????…?????r?’?-?”????????,????…一???????-??? (上接第500页) [4]王春林,周国逸,王旭,等.复杂地形条件下涡度相关法通 量测定修正方法分析[J].中国农业气象,2007,28(3): 233—238. [5]王效瑞,田红.作物气候生产潜力估算中的地形因子订正 方法探讨[J].中国农业气象,1996,17(1):23—29. [6]曹钢锋,张善君,朱官忠,等.山东天气分析与预报[M].北 京:气象出版社,1988:34. [7]张国平.暖区暴雨过程中鲁中山区地形作用的数值试验 [J].山东气象,1996,16(2):9—13. 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