塔克拉玛干沙漠腹地夏季夜间低空急流变化特征

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2020.00056

摘要/Abstract

摘要：

利用2016年7月和2017年7月塔克拉玛干沙漠腹地GPS探空观测试验数据，分析了夏季夜间低空急流的变化特征及成因。结果表明：塔克拉玛干沙漠腹地夏季夜间低空急流发生概率较高，较弱的低空急流（LLJ1）发生概率约为71.0%，平均急流风速为13.2 m·s^-1，平均急流高度为424 m，急流风向以偏东风为主，急流风速主要分布在9~14 m·s^-1，急流高度主要分布在低空200~500 m，较强的低空急流（LLJ4）分布在较高的高度上。晴天夜间低空急流形成和发展具有清晰的日变化特征，日落后开始发展，午夜达到最大，之后逐渐减弱，并在日出前后消散，急流风向随时间推移，由东北风逐渐向右偏转为偏东风或东南风。沙尘暴天气对低空急流的发展具有促进作用，急流风速可在沙尘暴风速的基础上进一步增大，形成较强的夜间低空急流。天气系统的强迫对沙漠腹地夜间低空急流强度影响较大，但时间较短，而惯性震荡和地形因素对急流强度影响较弱，但能够长期影响低空急流的形成和发展。

关键词: 夜间低空急流, 塔克拉玛干沙漠, 惯性震荡, 日变化

Abstract:

In this paper， based on the data of GPS sounding observation in July of 2016 and 2017 in the hinterland of the Taklimakan Desert， the variation characteristics and causes of nocturnal low-level jet （NLLJ） in summer are analyzed. The results show that the occurrence probability of NLLJ is high in the Taklimakan Desert hinterland in summer. The probability of weak NLLJ is about 71.0%， the average jet velocity is 13.2 m·s^-1， the average jet height is 424 m， the main wind direction of the jet is easterly， the jet velocity is mainly distributed in the range of 9-14 m·s^-1， the jet height is mainly distributed in the low level of 200-500 m， and the strong NLLJ is distributed in the higher altitude. In addition， the formation and development of NLLJ on a clear day presents a clear diurnal variation. It starts to develop after sunset， reaches its maximum at midnight， then gradually weakens， and dissipates before and after sunrise. The jet wind direction gradually deflects from northeast wind to east wind or southeast wind with the passage of time. Furthermore， sandstorm can promote the development of NLLJ， and the speed of jet can be further increased on the basis of sandstorm， forming a strong NLLJ. The forcing of weather system has a great influence on the intensity of NLLJ in the hinterland of the Taklimakan Desert， but the time is short. The inertial concussion and terrain factors attach a weak influence on the intensity of jets， but they can affect the formation and development of NLLJ for a long time.

Key words: nocturnal low-level jet, Taklimakan Desert, inertial concussion, diurnal variation

中图分类号:

P425

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图/表 13

表1 GPS探空仪主要技术指标

Table 1 Main technical indicators of GPS radiosonde

型号	厂家	传感器	测量范围	探测精度	误差范围
CF-06-A GNSS	北京长峰微电科技有限公司	温度/℃	-90～+60	0.1	±0.2
		湿度/%	0～100	1	±3
		气压/hPa	3～1 080	0.1	±1.0
		风速/(m·s^-1)	0～150	0.1	±0.15
		风向/(°)	0～360	0.1	±2

表2 地面接收系统主要技术指标

Table 2 Main technical indicators of ground antenna receiving system

型号	厂家	主要指标	参数
CFL-GNSS-JS	北京长峰微电科技有限公司	接收频率范围/MHz	400~406
		AFC控制精度/kHz	2
		天线增益/dB	>7
		噪声系数/dB	2.7

图1 低空急流判定示例

Fig.1 Judgment example of low-level jets

表3 低空急流分类与发生次数

Table 3 Classification and occurrence times of low-level jets

低空急流	V_max/（m·s^-1）	ΔV/（m·s^-1）	2016年		2017年
低空急流	V_max/（m·s^-1）	ΔV/（m·s^-1）	02:00	08:00	02:00	08:00
LLJ1	≥8	≥4	20	17	17	17
LLJ2	≥10	≥5	19	13	12	12
LLJ3	≥12	≥6	13	8	6	7
LLJ4	≥16	≥8	4	/	2	1

图2 2016年7月（A）和2017年7月（B）风速时间-高度剖面图

Fig.2 Wind speed time-height profile in July of 2016 (A) and 2017(B)

图3 2016年7月4 000 m高度风向累计玫瑰图

Fig.3 Cumulative wind direction rose at a height of 4 000 m in July of 2016

图4 2017年7月4 000 m高度风向累计玫瑰图

Fig.4 Cumulative wind direction rose at a height of 4 000 m in July of 2017

图5 低空急流风速、风向和高度分布（2016年A、B、C，2017年D、E、F）

Fig.5 Distribution of wind speed, direction and height of low-level jets (A,B,C in 2016, D,E,F in 2017)

图6 低空急流急流核风速、高度、风向散点、核密度、直方图

Fig.6 Scatter diagram, nuclear density diagram, histogram of wind speed, height and wind direction of the low-level jet core

图7 02:00和08:00风速与高度箱线图（X为均值）

Fig.7 Boxplot of wind speed and height at 02:00 and 08:00 (X is the mean value)

图8 02:00和08:00低空急流(LLJ1)风向玫瑰图

Fig.8 Wind direction roses for low-level jet (LLJ1) at 02:00 and 08:00

图9 风速垂直廓线图和低空急流风速速度图

Fig.9 Vertical profiles of wind speed and velocity diagram of low-level jets

表4 2016年和2017年7月沙尘天气和低空急流强度

Table 4 Dust weather and low-level jet intensity in July of 2016 and 2017

年份	日期	夜间	白天	LLJ类型
2016	7月2日	扬沙	浮尘	LL3
	7月3日	晴	沙尘暴	LL3
	7月4日	扬沙	浮尘	LL3
	7月6日	沙尘暴	沙尘暴	LL4
	7月7日	沙尘暴	晴	LL2
	7月8日	浮尘	扬沙	LL2
	7月9日	扬沙	晴	LL3
	7月15日	晴	沙尘暴	LL2
	7月16日	沙尘暴	沙尘暴	LL4
	7月19日	沙尘暴	浮尘	LL4
	7月23日	扬沙	扬沙	LL3
	7月31日	沙尘暴	扬沙	LL4
2017	7月4日	沙尘暴	晴	LL4
	7月12日	沙尘暴	扬沙	LL4
	7月15日	晴	扬沙	LL2
	7月16日	扬沙	扬沙	LL3
	7月21日	扬沙	晴	LL2
	7月24日	扬沙	沙尘暴	LL3
	7月25日	沙尘暴	扬沙	LL4
	7月26日	扬沙	降水	LL1
	7月30日	沙尘暴	扬沙	LL3
	7月31日	扬沙	晴	LL1

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