Page 118 - 《高原气象》2022年第5期

5 期 汪 雅等：基于小时降水资料的上海市降水精细特征分析 1211

图2 2007-2017年上海市常规观测（a）与加密观测（b）的年平均降水量分布（单位：mm）
Fig. 2 The distribution of annual average precipitation of national weather stations（a）and
encrypted automatic weather stations（b）at Shanghai from 2007 to 2017. Unit：mm

中心。 ------ = - - ------- - -- ----- -- 2 - （1）
λ∂θ
ω∂ u
∂D
从上海地区春、夏、秋、冬四个季节降水量多 ∂z u∂x u∂z 2
------ - -------
年平均的空间分布（图 3）可以看出，各个季节平均 式中： ∂D 为水平散度垂直变化项；- λ∂θ 为位温梯
降水量存在明显的空间分布差异。夏季降水的空 ∂z -- ----- -- 2 - u∂x
间分布格局与全年的格局类似，这与夏秋季降水总 度相对水平风的变化项；- ω∂ u 为湍流扩散项；λ
u∂z 2
量占据全年降水量的比例最大（41. 9%）密不可分。
为常用参量。在时间平均状态下，略去湍流扩散项
夏秋在全年降水中占主导贡献，夏季降水是秋季的
的影响，即水平散度的垂直变化受平均温度梯度和
1. 7倍，是春季的2. 0倍，是冬季的3. 2倍。 水平风速大小的制约。在城区的上风方向，由于热
降水空间分布格局反映出降水分布与盛行风、 ∂θ
岛效应是沿城市中心区向郊区减弱的， > 0，因
下垫面特征等因子密切联系。春季，西南暖湿气流 ∂x
------
强度逐渐活跃并且影响范围逐渐北抬，处于上海南 此 ∂D < 0 水平散度随高度减小，表现为低层辐散
部的金山区受影响的频次更高，在金山出现了降水 ∂z
气流随高度减弱，或者辐合气流随高度加强，根据
高值中心。夏季，受西南水汽输送的影响，降水总
质量方程，边界层的垂直运动表现为下沉气流。同
体呈东北-西南走向，呈现普遍高量值和局部多个
理，在城区的下风方向，水平散度随高度增加，边
高值中心的特征。秋季，受东北气流输送的影响，
界层内的垂直运动表现为上升气流。水平温度梯
降水中心减少、仅剩的高值中心梯度减弱且呈现位
度越大，平均水平风速越小，边界层内的垂直运动
置南移的特征。冬季，受西北气流输送的影响，全
速度也越大。
市降水整体偏低，空间差异化最小，高值中心消 上海地区一年四季均存在热岛现象，春夏季热
失。因此，季节降水分布的差异与季节性环境风场 岛强度强、秋冬季热岛强度弱（沈钟平等，2017）。
的转变是有关联的。 春季风力微弱，盛行风向不明显，热岛效应影响
根据孙继松和舒文军（2007）的研究，热岛效 弱，降水呈现城市北部东部偏少、南部偏多的特
应和季节性变化的环境风场间相互作用是导致季 征。夏季盛行西南风，风力强盛，随着热岛效应的
节性降水变化的原因。取 x 坐标轴沿盛行风方 加强，降水受城市热岛效应的影响最较大，降水呈
向，并假定水平方向只存在 x 方向上的扰动量，热 现城市下游（浦东陆家嘴、闵行东部）偏多，上游偏
岛问题简化为 x-z 平面上的二维问题，中尺度扰动 少的特征。秋季受东北偏北风的影响，风力较弱，
满足 Boussinesq 近似，推导出能够阐明相关机理的 城市热岛也减弱，浦东沿海降水中心向南偏移。冬
公式： 季受西北偏北风影响，降水量分布特征表现为北少