Page 189 - 《高原气象》2022年第5期
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高     原      气     象                                 41 卷
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             地基 GPS监测网进行水汽反演研究试验，发现大气                           高气温 39. 8 ℃，极端最低气温-28. 7 ℃；年平均降
             中水汽含量时间序列与降水变化存在较强的定量                              水量 132. 6 mm，年均蒸发量 1986. 5 mm；无霜期
             关系（万蓉和郑国光，2008），大气可降水量的时间                          146 d，最大冻土深度 118 cm；年日照时数 3077 h，
             变化趋势对强降水的发生、发展和预报有一定的指                             光照充足。张掖国家气候观象台建有地基 GPS 站、
             示意义（曹云昌等，2005；石小龙等，2014；马学谦                        L 波段探空站和地面气象观测站，具备地面和高空
             等，2019），主要表现在大气可降水量极大值出现                           多要素的垂直探测功能。由于其特殊地理区位，在
             时间与降水强度吻合（楚艳丽等，2007；李国翠等，                          戈壁荒漠气候变化及其响应方面极具代表性，研究
             2007；王娜等，2021）；大多降水发生前大气可降水                        该地区大气可降水量可为干旱区的云水资源开发
             量维持在较高的量值，当其有明显跃变时预示着强                             与利用提供科学依据。
             降水将发生，而大气可降水量的下降则预示着降水                                 GPS原始资料通过美国麻省理工学院（MIT）开
             的结束（杨露华等，2006；吴建军等，2007；陈小雷                        发的 GAMIT 软件解算处理，反演得到逐时 GPS 大
             等，2007）；降水多发生在 PWV 高于基准值的时                         气可降水量数据（下称 GPS/PWV）。本文选用的资
             段，能为降水的短期预报提供明确的参考指标（杨                             料时段为 2016 年 10 月至 2019 年 5 月，并对 GPS/
             莲梅等，2012；马思琪等，2016）。受地形和天气气                        PWV 资料进行了质量控制。为进一步验证该资料
             候背景等因素影响，不同地区、不同天气背景下水                             的可靠性，利用同期张掖国家气候观象台探空站每
             汽变化特征及其与降水的关系差异明显（蔡英等，                             日 2 次 00:00（世界时，下同）和 12:00 以及加密观测
             2004；王宇虹等，2015；杨霞等，2020）。因此，通                      时次（06:00 和 18:00）的探空资料计算 PWV（下称
             过多种手段深入分析、认识不同区域大气水汽变化                             RS/PWV），并与对应时次的 GPS/PWV 资料进行比
             特征是大气可降水量研究的关键和热点问题。                               较，其中加密探空的观测时段为 2017 年 5 月 15 日
                  河西走廊位于我国西北干旱区，南枕祁连山靠                          至 6 月 30 日，2017 年 9 月 1-15 日，2018 年 5 月、6
             近青藏高原，北邻巴丹吉林沙漠，自然地理环境独                             月和 9 月，共计 150 d。探空站和地基 GPS 站均在
             特，生态环境脆弱（王春林等，2019）。受气候、自                          张掖国家气候观象台站内，满足对比条件（Wang
             然地理条件和人类活动等多因素影响，干旱频发                              and Zhang，2008），两者可进行比较。
             （王劲松等，2009；任余龙等，2013）。祁连山对气                        2. 2  方法介绍
             流的抬升作用为该区域带来了丰富的云水资源，有                                 利用探空资料计算大气可降水量的计算公式
             利于利用人工影响天气技术开展抗旱增雨，而大气                             为（刘健文等，2005）：
             水汽含量是开展人工增雨作业的重要指标（曾光平                                                        7.45T d
                                                                              e = 6.11 × 10 (235 + T d )  （1）
             等，1993）。研究表明，该区域夏季 PWV 日变化特                                                   e
                                                                                  q = 0.622               （2）
             征与气温和比湿等要素的日变化以及山谷风演变                                                         p
             有关（梁宏等，2010）；降水发生的前提是大气水汽                                                1  p s
                                                                                 W =   ∫  qdp             （3）
             含量达到一定阈值，且雨强与大气水汽含量在时间                                                   g  p l
             上呈同步分布特征（陈添宇等，2007）。以往的研究                          式中：W 为单位气柱中的水汽含量（单位：mm）；
                                                                                        -2
             对该区域的大气可降水量精细变化特征及与降水、                             g 为重力加速度（单位：m·s ）；p 、p 分别为地面气
                                                                                                 l
                                                                                             s
             水汽压的关系认识有限。因此，本文利用张掖国家                             压和大气上界气压（单位：hPa）；q 为比湿（单位：
                                                                   -1
             气候观象台的地基 GPS的反演数据，研究了该区域                           g·g ）；T 为露点温度（单位：℃）；e 为水汽压（单
                                                                        d
             大气可降水量的时间变化特征及其与降水、水汽压                             位：hPa）。
             的关系，以期为干旱区人工增雨作业、增雨潜力评
             估和降水预报提供一定参考。                                      3   结果与分析
                                                                3. 1  GPS/PWV和RS/PWV的对比检验
              2   资料来源和方法介绍
                                                                    表 1 是研究时段内 00:00，06:00，12:00 和 18:00
             2. 1  资料来源                                         四个时次 GPS/PWV 和 RS/PWV 的检验统计值。去
                  张掖国家气候观象台（100°17′E、39°05′N，海                  除掉 GPS/PWV 异常值和缺测值，共得到常规观测
             拔 1456 m）位于甘肃河西走廊中部地区，四周地形                         时次 00:00 和 12:00 的样本数（Ｎ）分别为 854 和 886
             平坦开阔，地表为戈壁荒漠，属于温带大陆性干旱                             个，加密观测时次 06:00和 18:00时的样本数（Ｎ）分
             气候区。气温变差大，年平均气温 7. 8 ℃，极端最                         别为 148个和 147个。从表 1可以看出，以 RS/PWV
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