【摘要】：本文利用一系列的衛(wèi)星遙感觀測資料、常規(guī)觀測資料、再分析資料等,研究討論夏季黃海表層冷水的形成機制;表層冷水對大氣邊界層和海霧的影響,并利用WRF(Weather Research Forecast)數(shù)值模式對這種現(xiàn)象進行了模擬。 海表面溫度是海氣界面上的一個物理量,受到海洋潮汐、海底地形等因素影響,并對海洋大氣邊界層有著重要的影響。利用集合了微波遙感和紅外遙感,并同化了船舶、浮標觀測數(shù)據(jù)的NOAA OI海表面溫度數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)黃海海表面溫度有著明顯的季節(jié)變化,夏季冷水帶是該海區(qū)重要的海洋學現(xiàn)象。在夏季,海表面溫度場梯度減小,在遼東半島以及山東半島的頂端、朝鮮半島的西側、山東半島南側、江蘇外海和黃海南部等幾個區(qū)域產(chǎn)生了SST的冷中心。其中江蘇外海和黃海南部的冷中心是本文研究的重點,這兩個區(qū)域的冷中心是由于下層冷水在陸架鋒抬升作用下垂直混合形成的。通過研究還發(fā)現(xiàn),黃海冷水區(qū)有著明顯的年際變化。 海表面溫度作為海洋大氣邊界層的下墊面,冷水區(qū)的存在必然會對其上的海洋大氣邊界層產(chǎn)生影響,進而影響海霧這一海洋大氣邊界層的重要天氣現(xiàn)象。本文首先利用QuikSCAT衛(wèi)星得到的海表面風場數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)冷區(qū)之上的風速有明顯的減小,而在經(jīng)過冷區(qū)之后,風速又有所增大。同時對再分析資料的分析表明,在冷水區(qū)上氣海溫差較大,大氣穩(wěn)定度增加,垂直混合受到限制,這是導致海表面風速減小的原因,這也在數(shù)值模式的模擬中得到驗證。 通過對ICOADS海洋觀測數(shù)據(jù)的分析,在上述冷區(qū)位置海霧的發(fā)生頻率比較高,再分析資料中也有相對濕度的中心,利用ICOADS的計算結果表明黃海南部冷區(qū)上的霧頻達到15%以上。這與利用衛(wèi)星遙感資料得到的海霧頻率和其位置是基本一致的。Weather Research and Forecasting(WRF)模式的數(shù)值模擬表明,冷中心會降低空氣的溫度,形成高度達400米的表面逆溫層,這些都為海霧的形成創(chuàng)造了有利的條件。去掉冷區(qū)影響的敏感性實驗也表明,受到冷區(qū)較冷的SST的冷卻作用,溫度降低之后會使水汽凝結增多,而底層空氣溫度降低之后形成逆溫層。逆溫層的存在將水汽的凝結限制在了很低的高度內,使海霧的發(fā)生頻率增多,去掉冷區(qū)影響的WRF模擬表明冷區(qū)較冷的海表面溫度最多可以使海霧的發(fā)生頻率增加15%以上;同時冷區(qū)上強烈的暖平流則對逆溫的維持、增強有重要的作用。通過研究還發(fā)現(xiàn),在低層霧頻增多的同時,其上的低云的發(fā)生頻率則有一定的減少,這是由于這一高度上受到下面霧層的長波輻射,溫度升高造成的。這種海表面溫度對大氣邊界層的影響可以達到900米左右的高度, 物理過程的參數(shù)化方案選擇對海霧的正確模擬非常關鍵,根據(jù)模擬的對象和目的,在進行上述模擬之前,通過對邊界層參數(shù)化方案和微物理過程參數(shù)化方案進行敏感性實驗,獲得MYNN2邊界層方案和WSM5微物理方案作為模擬中的方案。
【圖文】：

季霧的多發(fā)區(qū)比春季偏北。氣象衛(wèi)星觀測的出現(xiàn)，給解決上述問題提供了另一種方式。在沒有中高云遮擋的條件下，利用可見光云圖，并結合紅外云圖及天氣實況綜合分析，可以判斷海霧的分布范圍。王丕誥等人（2004）利用1972-1979和1983-1992年的衛(wèi)星圖片獲得了311個樣本，，并據(jù)此計算了4-7月份黃海的海霧頻率，得到6月份的海霧多發(fā)區(qū)集中在南黃海的北部、山東半島東南部，最大頻率大于40%。張紀偉（2009）基于MODIS衛(wèi)星數(shù)據(jù)，利用衛(wèi)星遙感理論給出了6、7月份的海霧頻率圖，其結果表明，黃海的海霧發(fā)生頻率要遠高于渤海的海霧發(fā)生頻率；黃海海霧發(fā)生頻率存在由南向北逐漸增多的趨勢，北緯34度以北的海區(qū)海霧較多。6月黃海的多霧中心在黃海北部西朝鮮灣海域、山東半島南部以及遠離海岸的黃海中部海域（圖1-1）。

圖 2-1 OI SST 處理流程（來源于 NCDC）Fig.2-1 OI SST flow chart(from NCDC)2.1.2 QuikSCAT 海表面風場數(shù)據(jù)安裝在美國國家航空航天局（NationalAeronautics and SpaceAdministration，NASA）的 Quick Scattermeter（QuikSCAT）衛(wèi)星上的微波輻射計 SeaWinds 可以每天觀測全球海洋的海表面風場，基于這種觀測數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)在較小的空間尺度上，海面風場有豐富的結構（Chelton et al.,2004;Sampe and Xie,2007）。QuikSCAT海表面風場數(shù)據(jù)已經(jīng)作為全球天氣、氣候預測系統(tǒng)的重要數(shù)據(jù)源得到應用。QuikSCAT 洋面風場探測技術改進了以前散射計探測風場的方式, 由于其相對準確可靠, 而被世界氣象組織(WMO)推薦使用。QuikSCAT 風場應用了物理、統(tǒng)
【學位授予單位】：中國海洋大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：P732

【引證文獻】

相關碩士學位論文 前3條

1 李曼;一次黃東海層云轉化為海霧過程的機制研究[D];中國海洋大學;2012年

2 王曉君;中國東部陸架海增暖對大氣環(huán)流的影響[D];中國海洋大學;2012年

3 韓美;黃東海大氣邊界層特征及其與海霧/低云分布的關系[D];中國海洋大學;2012年

本文編號：2682490