Page 171 - 《高原气象》2022年第1期

1 期 陈亚玲等：江河源区水汽输送与收支的时空演变特征分析 169
呈现出西北高、东南低的特点（Zhou et al，2005）， 1 p s
W = ∑ ∆p （3）
与降水分布正好相反。区内拥有典型的干湿季交 g
p t
替、冷暖季分明的高原大陆性气候，冷季时主要受 也可以写为：
青藏高原西北干冷气流影响，湿度较小；暖季时， 1 p s
W = ∫ qdp （4）
主要受印度洋西南暖湿气流影响，降水充沛，具有 g p t
显著的雨热同期特征。同时降水量存在明显的时 式中：W 为大气水汽含量，也称可降水量（单位：
空分布差异，降雨主要集中在 5-9 月，约占年平均 kg·m ，相当于mm）；g为重力加速度（取9. 8 m·s ）；
-2
-2
-1
降雨量（517. 0 mm）的 73%；其东部较湿润，年平均 q 为比湿（单位：g·kg ）；p 为大气压（单位：hPa）；
降水量为 672. 6 mm，而西部降水量较少 ，仅为 e 为水汽压（单位：hPa）； t d 为露点温度（单位：℃）；
375. 8 mm。区内气温变化范围在-10. 8~10. 9 ℃， p t 为大气层顶气压（取300 hPa）； p s 是地面气压。
昼夜温差较大，可达 20. 0 ℃，且太阳辐射强烈，年 3. 2 水汽输送通量及通量散度的计算
日照时间在2300 h以上（甘海洪，2020）。 水汽输送通量表示单位时间内流经单位面积
2. 2 资料来源 的水汽量，其矢量可表示为：

本研究主要采用两类数据：一类是欧洲中期天 1 p s
Q = ∫ V∙qdp （5）
气预报中心（ECMWF）提供的第五代高分辨率的再 g p t
分 析 资 料（the fifth generation ECMWF Re-Analy‐ 水汽通量散度表示单位时间内从区域辐合或
sis，ERA5），包括月平均比湿场（q）、纬向风分量 辐散出去的水汽量，其计算式可表示为：
（u）、经向风分量（v）、地面气压场（p），其水平分辨 D = ∇∙Q = ∂Q λ + ∂Q φ （6）
s
率为 0. 25°×0. 25°，垂直积分主要取地面至 300 hPa ∂x ∂y
共 8 层，包括 1000，925，850，700，600，500，400 式中：Q 为水汽输送通量，可分为纬向（Q λ ）和经向
-1
-1
和 300 hPa，选取数据的时间范围为 1980-2019 年； （Q φ ）水汽通量（单位： kg∙m ∙s ）；V 为风矢量（V =
-2
另一部分为江河源及其毗邻地区 9 个探空站（格尔 u → + v →）；D为水汽通量散度（单位： kg∙m ∙s ）。
-1
i j
木、都兰、西宁、玉树、甘孜、合作、那曲、拉萨和 3. 3 各边界水汽收支的计算
昌都）资料，包括地面和高空各个标准等压面上的
为了更好地研究江河源区水汽输送特征，定义
温度露点差及平均温度。选取 1981-2010 年该区 区域四个边界整层水汽输送通量的差值为该区域
域降水比较集中的夏季（6-8 月）每日两次（00:00， 的水汽净收支，正值为净输入，负值为净输出，其
12:00，世界时，下同）的月平均观测资料，计算得 计算式如下：
到大气水汽含量，与同期的再分析资料进行对比分 南边界：
析，从而验证再分析数据在江河源区的适用性。文 λ E
Q S = ∫ acosφ s dλ （7）
中涉及的地图基于国家测绘地理信息局标准地图 λ w Q φ s
服务网站下载的审图号为 GS（2016）2951 的世界地 北边界：
图制作，底图无修改。 λ E
Q N = - ∫ Q φ N a cos φ N dλ （8）
λ w
3 研究方法 西边界：

3. 1 大气水汽含量的计算 Q W = ∫ φ N Q λ W adφ （9）
在探空资料中表征大气湿度的通常为各个等 φ s
东边界：
压面上的温度露点差，因此首先通过温度和温度露 φ N
点差计算得到露点温度（t d ），再带入饱和水汽压 Q E = - ∫ Q λ E adφ （10）
φ s
（e s ）公式得到水汽压（e）。单位面积垂直大气柱中
区域净收支：
所包含的水汽总量可表示为：
Q T = Q S + Q N + Q W + Q E （11）
7.45t d
-1
e = 6.11 × 10 235 + t d （1） 式中： Q T 为区域水汽净收支（单位： kg∙s ）； λ E 、λ W 、
622e φ S 、φ N 分别为东、西边界经度，南、北边界纬度；a
q = （2）
p 为地球半径（取6.37 × 10 m）。
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