塔克拉玛干沙漠水汽时空分布研究

论文摘要

水文循环是地球上最重要的物质循环之一,水汽是水文循环系统中主要的大气分量。塔克拉玛干沙漠位于新疆的塔里木盆地中央,面积达33万平方公里。如此大面积的沙漠在陆气相互作用以及水文循环中所起的作用不可忽视,长期以来由于沙漠恶劣的环境,一直严重缺乏水汽观测。2007年以来在塔克拉玛干沙漠腹地连续布设了地基GPS,该站点对于基于卫星资料的大气可降水量的反演及验证具有十分重要的意义。利用沙漠腹地地基GPS数据、周边探空资料、MODIS近红外水汽数据分别对塔克拉玛干沙漠的水汽进行初步分析,以期了解该区域的大气可降水量的时空分布特征。具体研究结论有以下三点:1.利用2009年1～10月在塔中气象站获取的地基GPS大气可降水量数据,分析了沙漠腹地大气可降水量日变化特征以及大气可降水量与局地降水之间的关系。结果表明:(1)沙漠腹地全年大气可降水量具有明显的日变化特征。其形状呈正弦曲线分布,最大值分别出现在08时和23时,为13.63mm和13.85mm;最小值分别出现在01时和14时,为12.91mm和12.28mm。冬季的1月份大气可降水量最少,同时极小值出现在1月21日13时,为0.95mm;夏季的7月份大气可降水量最大,大气可降水量极大值出现在8月6日07时,为34.75mm。大气可降水量日变化幅度最大月份为秋季的10月份。(2)每次降水过程都是一个水汽不断积累的过程,降水过后水汽值迅速减少。沙漠腹地48小时GPS遥感的大气可降水量增量与降水过程呈现出很好的相关性。降水前的短时间内,大气可降水量的急剧上升预示着某一降水过程的来临,这为降水的短时和临近预报提供了重要的依据。2.利用1989～2009年的探空资料以及地面气象资料分析了塔克拉玛干沙漠的水汽变化规律,得到了适于塔克拉玛干沙漠的大气可降水量与地面水汽压的经验公式。利用地面水汽压计算出的整层大气可降水量与实际情况吻合较好,对该地区水汽时空分布的研究具有很好的实际应用价值。分析表明,塔克拉玛干沙漠大气可降水量从2004年开始呈明显下降的趋势。3.通过对塔克拉玛干沙漠及周边山区大气可降水量结果的分析,得出结论,塔克拉玛干沙漠为西北地区大气可降水量的相对高值区,水汽值普遍高于其周边山区;沙漠西南部靠近青藏高原一带为水汽的低值区。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 选题来源、背景及意义
• 1.1.1 选题来源
• 1.1.2 选题背景
• 1.1.3 选题意义
• 1.2 国内外研究进展
• 1.2.1 国际上知名的水汽研究计划
• 1.2.2 国外研究现状
• 1.2.3 国内研究现状
• 1.3 研究目标、内容与技术路线
• 1.3.1 研究目标
• 1.3.2 研究内容
• 1.3.3 技术路线
• 2 研究区概况
• 2.1 研究区地理特征
• 2.2 山脉和高原对研究区天气的影响
• 2.3 研究区资料与站点说明
• 2.3.1 地面资料
• 2.3.2 探空资料
• 2.3.3 地基遥感资料
• 2.3.4 卫星遥感资料
• 2.3.5 站点选取
• 3 GPS 及 MODIS 遥感探测大气水汽原理
• 3.1 GPS 遥感测量大气水汽原理
• 3.1.1 用双频法消除电离层影响
• 3.1.2 静力延迟
• 3.1.3 用湿项延迟计算大气可降水量
• 3.2 MODIS 数据反演水汽原理简介
• 3.2.1 TERRA、AQUA 卫星概况
• 3.2.2 MODIS 数据的特点
• 3.2.3 MODIS 近红外水汽总量产品
• 3.2.4 MODIS 近红外水汽总量反演方法介绍
• 4 塔克拉玛干沙漠腹地大气可降水量日变化特征分析
• 4.1 塔中气象站及周边概况
• 4.2 资料获取与数据处理
• 4.3 GPS 数据精度验证
• 4.4 2009 年塔克拉玛干沙漠腹地大气可降水量日变化特征
• 4.4.1 沙漠腹地2009 年大气可降水量日变化特征
• 4.4.2 沙漠腹地各月大气可降水量日变化特征
• 4.4.3 沙漠腹地大气可降水量年变化特征
• 4.5 本章小结
• 5 塔克拉玛干沙漠腹地大气可降水量与局地降水的关系
• 5.1 沙漠腹地2009 年7 月份日平均大气可降水量与降水的关系
• 5.2 沙漠腹地2009 年9 月份日平均大气可降水量与降水的关系
• 5.3 沙漠腹地2009 年7 月份逐小时大气可降水量与降水的关系
• 5.4 沙漠腹地2009 年9 月份逐小时大气可降水量与降水的关系
• 5.5 本章小结
• 6 塔克拉玛干沙漠大气可降水量变化特征
• 6.1 资料与方法
• 6.1.1 地面资料
• 6.1.2 探空资料
• 6.2 高空大气可降水量的计算方法
• 6.3 塔克拉玛干沙漠大气可降水量同地面水汽压的关系
• 6.4 塔克拉玛干沙漠大气可降水量多年变化趋势
• 6.5 塔克拉玛干沙漠与同纬度地区降水量比较
• 6.6 本章小结
• 7 塔克拉玛干沙漠及其周边山区水汽时空分布特征
• 7.1 数据来源与数据处理
• 7.2 MOD05—L2 近红外大气水汽产品精度验证
• 7.3 塔克拉玛干沙漠及其周边山区大气可降水量空间分布特征
• 7.4 塔克拉玛干沙漠大气可降水量空间分布状况
• 7.5 塔克拉玛干沙漠及其周边山区大气可降水量四季变化特征
• 7.6 本章小结
• 8 结论与讨论
• 8.1 本论文主要研究结果
• 8.1.1 塔克拉玛干沙漠腹地大气可降水量特征
• 8.1.2 塔克拉玛干沙漠大气可降水量时空分布及变化特征
• 8.1.3 塔克拉玛干沙漠及其周边山区水汽时空分布特征
• 8.2 讨论
• 参考文献
• 在读期间发表的论文
• 致谢