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探空观测的边界层高度时空变化特征

梁智豪 王东海 梁钊明

梁智豪, 王东海, 梁钊明. 探空观测的边界层高度时空变化特征. 应用气象学报, 2020, 31(4): 447-459. DOI: 10.11898/1001-7313.20200407..
引用本文: 梁智豪, 王东海, 梁钊明. 探空观测的边界层高度时空变化特征. 应用气象学报, 2020, 31(4): 447-459. DOI: 10.11898/1001-7313.20200407.
Liang Zhihao, Wang Donghai, Liang Zhaoming. Spatio-temporal characteristics of boundary layer height derived from soundings. J Appl Meteor Sci, 2020, 31(4): 447-459. DOI:  10.11898/1001-7313.20200407.
Citation: Liang Zhihao, Wang Donghai, Liang Zhaoming. Spatio-temporal characteristics of boundary layer height derived from soundings. J Appl Meteor Sci, 2020, 31(4): 447-459. DOI:  10.11898/1001-7313.20200407.

探空观测的边界层高度时空变化特征

DOI: 10.11898/1001-7313.20200407
资助项目: 

广东省科技计划 20170244

国家自然科学基金项目 41705026

国家自然科学基金国际(地区)合作与交流项目 41861164027

广东省科技计划 2017B020218003

国家自然科学基金项目 41775097

详细信息
    通信作者:

    王东海, wangdh7@mail.sysu.edu.cn

Spatio-temporal Characteristics of Boundary Layer Height Derived from Soundings

  • 摘要: 基于2010—2018年我国119个站点L波段探空秒级资料,通过对位温廓线法所得边界层高度进行Kmeans聚类,将我国分为青藏地区、西北地区、中部地区和东部地区4个分区,分析我国边界层高度及边界层状态(对流、中性和稳定边界层)发生频率的变化特征。结果表明:2010—2018年08:00我国年平均边界层高度均为200~600 m,以稳定边界层为主,20:00年平均边界层高度从青藏地区、西北地区、中部地区到东部地区逐渐减小,其中青藏地区和西北地区全年以对流和中性边界层状态为主,中部地区和东部地区以中性边界层为主;4个分区的月平均边界层高度在08:00逐月变化不明显,且各分区间差异不大,而4个分区20:00月平均边界层高度随时间呈单峰结构,最大值出现在春夏季,最小值出现在秋冬季,从青藏地区、西北地区、中部地区到东部地区变化幅度逐渐减小;青藏地区、西北地区和中部地区的边界层高度日变化幅度春夏季大、秋冬季小,而东部地区边界层高度日变化在不同季节特征相近。
  • 图  1  2010—2018年我国月平均边界层高度聚类结果空间分布

    (带圈站点为青藏地区、西北地区、中部地区和东部地区挑选的代表站点)

    Fig. 1  The spatial distribution of cluster result of monthly average boundary layer height in China from 2010 to 2018

    (circled stations are representative stations of Qinghai-Tibet region, northwest region, central region and eastern region)

    图  2  2010—2018年青藏地区、西北地区、中部地区和东部地区边界层高度分布

    (虚线表示平均值)

    Fig. 2  The distribution of boundary layer heights of Qinghai-Tibet region, northwest region, central region and eastern region from 2010 to 2018

    (the dashed line denotes the average)

    图  3  2010—2018年青藏地区、西北地区、中部地区和东部地区不同边界层状态(对流、中性和稳定)平均发生频率

    (线段表示2010—2018年平均发生频率的最大值和最小值)

    Fig. 3  The average frequency of different boundary layer states(convective, neutral and stable) in Qinghai-Tibet region, northwest region, central region and eastern region from 2010 to 2018

    (the segment denotes the maximum and minimum frequency)

    图  4  2010—2018年青藏地区、西北地区、中部地区和东部地区平均边界层高度逐月变化

    Fig. 4  Annual variation of average boundary layer height in Qinghai-Tibet region, northwest region, central region and eastern region from 2010 to 2018

    图  5  2010—2018年不同边界层状态(对流、中性和稳定)平均发生频率逐月变化(a)08:00青藏地区,(b)08:00西北地区,(c)08:00中部地区,(d)08:00东部地区,(e)20:00青藏地区,(f)20:00西北地区,(g)20:00中部地区,(h)20:00东部地区

    Fig. 5  Annual variation of different boundary layer states (convective, stable and neutral) average frequencies from 2010 to 2018 (a)Qinghai-Tibet region at 0800 BT, (b)northwest region at 0800 BT, (c)central region at 0800 BT, (d)eastern region at 0800 BT, (e)Qinghai-Tibet region at 2000 BT, (f)northwest region at 2000 BT, (g)central region at 2000 BT, (h)eastern region at 2000 BT

    图  6  L波段探空17个加密探测站点资料和ERA5再分析资料边界层高度日变化

    Fig. 6  Diurnal variation of boundary layer height derived from 17 L-band sounding stations and corresponding ERA5 reanalysis data

    图  7  基于ERA5再分析资料的青藏地区、西北地区、中部地区和东部地区不同季节边界层高度日变化

    Fig. 7  Diurnal variation of boundary layer height in different seasons of four regions derived from ERA5 reanalysis data in Qinghai-Tibet region, northwest region, central region and eastern region

    图  8  2010—2018年20:00青藏地区、西北地区、中部地区和东部地区各种边界层状态(对流、中性和稳定)的平均边界层高度逐月变化(虚线表示平均值)

    Fig. 8  The annual variation of average boundary layer height in different boundary layer states(convective, neutral and stable) in Qinghai-Tibet region, northwest region, central region and eastern region at 2000 BT from 2010 to 2018(the dashed line denotes the average)

    图  9  不同分区对流、中性和稳定边界层状态的边界层高度分布

    (虚线表示平均值)

    Fig. 9  The distribution of boundary layer height in three boundary layer states in different regions

    (the dashed line denotes the average)

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出版历程
  • 收稿日期:  2019-12-22
  • 修回日期:  2020-04-13
  • 刊出日期:  2020-07-31

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