Page 71 - 《高原气象》2022年第1期
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1 期                       王美月等：三江源地区暴雨的水汽输送源地及路径研究                                          69
               径，该方法近似地认为气块比湿的变化完全取决于                            事件，利用 WRF 模式输出数据输入到 HYSPLIT 模
               降水与蒸发过程。James et al（2004）和 Brimelow               型进行了回溯分析，表明暴雨的主要水汽来源于
               and Reuter（2005）利用拉格朗日气块后向追踪的方                    加拿大大草原和美国大平原，其他一些水汽可追溯
               法研究了南欧和北美洲的几次极端降水过程，确定                            至东太平洋。
               了水汽来源，证明了此方法的可行性。马京津等                                 三江源地区年平均降水量为 460 mm 左右，主
              （2006）利 用 HYSPLIT 轨 迹 模 型 ，计 算 了 1948 -            要出现在夏季，平均降水量接近 300 mm。2018 年
               2003年华北地区的平均水汽通量和轨迹，结果表明                          夏季降水量较往年偏多三成，列历史第一位。2018
               水汽轨迹有明显的年代际变化特征。Nieto et al                       年 7 月下旬和 8 月初三江源地区有两次典型暴雨过
              （2006）通过计算气团轨迹的湿度变化定量确定源                           程，两次过程均范围广、雨量大、多单站突破历史极
               地 的 水 汽 输 送 贡 献 率 ，此 举 进 一 步 发 展 了                值。本文选取这两次暴雨过程，首先用WRF模式对
               HYSPLIT 轨迹模型。Sodemann et al（2008）利用拉              两次过程进行模拟，然后利用输出的高分辨率资
               格朗日湿度诊断的方法研究了格陵兰冬季降水源                             料，应用到轨迹模式 HYSPLIT 中，研究三江源地区
               的年际变化。近年来，国内学者们利用 HYSPLIT                         的水汽源地及水汽输送特征，以揭示各个水汽路径
               模式分别对各个地区的降水过程进行分析，分别得                            对三江源地区暴雨的贡献，加深高原地区暴雨中水
               出了水汽输送轨迹以及不同水汽源地的水汽输送                             汽输送机制的认识。
               贡献（王佳津等，2015；姚俊强等，2018；陈红专                        2   资料来源与方法介绍
               等，2019；曾钰婷等，2020）。
                   能够直接输入 HYSPLIT 的数据有全球同化系                      2. 1  资料来源
               统 GDAS 数据、GFS 数据、NCEP / NCAR 再分析数                     用 来 输 入 WRF 模 式 的 气 象 资 料 是 NCAR/
               据等。在大多数HYSPLIT的模拟中，气象输入数据                         NCEP 提供的 FNL（Final Operational Global Analy‐
               由全球同化系统 GDAS 生成，水平分辨率为 1°×1°，                     sis）全球分析数据，空间分辨率为 1°×1°，时间分辨
               时间分辨率为 3 h。GDAS 数据可以定性地描述天                        率为 6 h，垂直方向上 26 层，包括气温、对流、蒸
               气条件的一般特征，但在水平、垂直和时间尺度上                            发、湿度、地势高度等物理量。用来与WRF输出数
               的粗分辨率有时会在三维轨迹模拟中造成不确定                             据 进 行 对 比 的 实 况 降 水 资 料 是 空 间 分 辨 率 为
               性（苏琳等，2016）。                                      0. 25°×0. 25°，时间分辨率为一天的中国逐日网格
                   由于 WRF 输出数据中存在垂直速度场，而输                        降水量实时分析系统（1. 0 版）数据集。该数据集的
               入数据的垂直细节对于生成 HYSPLIT 轨迹十分关                        数据来源为从实时库提取的全国 2400多个台站（包
               键，为了使粒子轨迹结果的计算更加准确，有学者                            括国家气候观象台，国家气象观测一级站、二级
               利用大气动力模式 WRF 模拟得到的高分辨率气象                          站）的逐日降水量，通过与站点观测值以及与同类
               数据输入到HYSPLIT中进行轨迹计算。Challa et al                  产品的比较表明该数据质量良好（Shen and Xiong，
              （2008）使用由大气动力学模型 WRF 和拉格朗日粒                        2016）。文中所涉及的地图是基于国家测绘地理信
               子模型 HYSPLIT 组成的耦合模型系统，计算了密                        息局标准地图服务网站下载的审图号为 GS（2019）
               西西比湾沿海地区几个主要点源的大气污染物的                             1711 和 GS（2016）2951 的标准地图制作，底图无
               中尺度迁移和扩散，结果表明模型结果受中尺度模                            修改。
               型中行星边界层方案和陆面方案的选择的影响。                             2. 2  模拟方案
               苏琳等（2016）用 GDAS 数据和 WRF 输出数据分别                        本次研究的 WRF 模式模拟方案：使用的 WRF
               驱动 HYSPLIT 模型，结果表明 HYSPLIT 向后轨迹                   版本为 3. 9. 1，FNL 全球分析数据作为模式背景
               对气象输入数据的水平、垂直和时间分辨率较为敏                            场，用于输入 HYSPLIT 模型的数据需要时间比较
               感 ，强 调 使 用 分 辨 率 更 高 的 气 象 数 据 作 为                长以保证模拟的准确性，所以两次过程的模拟时间
               HYSPLIT 模型的输入数据非常重要。Srinivas et al                分别定为 2018 年 7 月 1 日 00:00（世界时，下同）至 8
              （2016）检验了拉格朗日方法开发的 FLEXPART 模                      月 2 日 00:00 以及 2018 年 7 月 15 日 00:00 至 8 月 15
               式对 WRF 模拟结果的敏感性，指出 FLEXPART 模                     日 00:00，一层嵌套，水平分辨率 30 km，垂直方向
               式的结果受 WRF 模式不同的边界层方案的影响，                          32 层，积分步长 180 s，模拟中心点位于 36. 2°N，
               其中 YSU 方案和 MYNN 方案能够提供最佳的模拟                       102. 4°E，即降水最大值附近。经过多次对比试
               效果。Li et al（2017）针对加拿大南部的一次暴雨                     验，边界层选择 Eta-MYJ 方案，陆面过程选择 Noah
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