抽象性

分析JAS雨段相对湿度、温度、露点和速度风向垂直剖面垂直渐变法应用到从测热数据估计的一些热动参数剖面上,对内地、沿海和海洋点大气边界层的结构和热性、水分和静态稳定性进行比较研究,显示与地理因素有关的一致差异。垂直湿度剖面显示,达喀尔强度比尼亚美高,尤其是在赛季核心达卡赛季初尾低端有干入侵事件,尼亚美并不存在大陆白昼混合层可达高度大于1100m,反向层高度可超过1700m因此,大陆白天观察边界层最大厚度,而夜间海洋边界层最厚二元进化显示混合层厚度在非洲大陆夜间下降,但在沿海和海洋增加夜间大陆遗址分层混合层并存余层大陆边界层白天比较不稳定,而夜间则比沿海和内陆边界层更不稳定。

开工导 言

边界层词首创Prandtl和Lustig文献一号..自那以来,许多作者如Turner2Monin3.......4和更多,最近库什曼-鲁伊斯和贝克斯5研究详细描述大气边界层(ABL)定义不尽相同,但常被公认为大气下层,受地球表面存在强烈影响,并用约一小时或更短时标响应表压ABL是多过程发生地,如扰动、摩擦、分散性、耗能和风剪过程在大气模型中参数化差数项ABL研究侧重于扰动,但也侧重于由显著变暖或冷却所触发的混合过程6..ABL内部各种量的运输(热、污染、水分、动量等)主要是横向受风波影响和垂直受扰动影响贝茨等人研究大陆边界层顶层空气渗透过程的重要性[7分析潜在温度变化 .

然而,在理解ABL方面还存在许多漏洞,特别是在西非,由于缺乏数据,ABL研究不力。确实强生8GAERP大西洋热带实验数据查找混合层厚度和深对流之间的联系并推断出与区间降水系统通路相联的边界层简单模型和帮助GATE实验数据最近,在非洲季多科分析经验期间获取的数据使得能够对西非ABL进行更多具体研究[九九-11..

本文分析并比较相对湿度、露点温度、速度和风向垂直剖面和位于西非的大陆(尼亚美)、沿海(达卡尔)和海洋(萨尔)遗址大气边界层SOP3特殊观察阶段2006年夏AMA经验使用数据12,13..目的是分析6月、7月、8月和9月的季节演化并剖析边界层某些特征参数,如相对湿度、露点温度、风速和风向,以便作精度描述并理解变异性问题还在于,如果ABL与数项因素相关联并存差异,如大陆性、海洋近邻、静态稳定状态和中尺度天气系统此外,我们试图辨别特征参数来确定研究区内ABL结构并突出ABL结构与热动特性之间的任何差异,这些结构分别分布于大陆、沿海和沿海最后,我们想判断二元进化 和热动特性 不同类型ABL

二叉数据方法

2.1.数据类

从2006年夏西非AMMASOP3经验获取数据第一步诊断检测数据 选择那些似乎适合研究数据可用性用图解1(a),1(b),1(c)并1(d)面向大陆、沿海和海洋

2.1.1.数据可用性一致性按网站类别和月划分

图1(a)显示大陆(巴马科和尼亚美)和沿海(达卡尔)网站在UTC0和UTC1200六月80%以上可用数据,而海洋(萨尔和普拉亚)则没有该月信息图1(b)显示大陆网站(Abidjan、Agadez、Bamaz、Namiea)和沿海网站(Dakar)7月超过世界协调时0和1200世界协调时可用数据80%海洋遗址中只有Sal在1200UTC时数据少七月退职图1(c)8月显示大陆网站(Agadez、Niemy和Bamaz)和沿海网站(Abidjan和Dakar)超过世界协调时0和1200世界协调时数据可用率的80%

远洋站点(Sal和Praia)0世界协调时和1200世界协调时完全没有探测数据(约19%)。sl有限数据 at 1200UTC, 我们没有使用7月尾图1(d)大陆网站(巴马科和尼亚美)和沿海网站(阿比让和达喀尔)有80%以上数据可用

诊断出可用性和数据一致性后,我们使用尼亚美(内地)和达卡尔(沿海)网站的第一部分研究全季节段对流层垂直剖面第二部分研究以探测数据案例研究为基础,侧重于边界层,除这两个第一批网站和Sal(marine)外,我们还考虑这两个网站和Sal(marine)

2.1.2.案例研究

三大案例研究是根据标准选择的,即UTC检测数据8月最大值CAPE一号).研究二元进化ABL时, 取千分之0尼亚美和达卡网站就是这样Sal四天后取世界协调时0时提供的第一个探测数据这三个案例研究包括Namie、Dakar和Sal检测数据UTC千分之25、18和23数据分别于2006年8月25日、18日和23日在尼亚美、达喀尔和Sal网站使用8月是一年中对流活动在我们学习区更加密集的时段14万事通.图2显示Meteosat-8水蒸气通道图像对应案例研究日期图解2(a)并2(b)尼亚美网站或近对流系统时图2(c)并2(d)表示达卡网站前后没有深对流系统最后图解2(e)并2(f)显示沙尔地块撒哈拉空气层(SAL)的存在,这是干空质量

2.2.方法论

并推导边界层垂直热动剖面、结构、热和水分特性,以便分析并相互比较

2.2.1.HovmoQeller图解

我们绘制了相对湿度、露点温度、速度和风向hovmoêller图(高度-时间)为1200UTC和0NETS探测数据时间段hovmoeller图为6月、7月、8月和9月,下JJAS表示本图用于分析大陆对流层(尼亚美)和沿海(达卡尔)点的季节热动垂直剖面

2.2.2判定ABL结构温度属性

多位作者提出了确定大气边界层结构的方法[15-17..使用这些方法可识别ABL结构元素为子层,即表层、混合层和封顶反常混合层文献中广泛描述这些ABL结构元素17..每一种元素都与关键参数和物理变量特征剖面相联关键参数选择取决于数据性质和边界层研究应用16,18号..在这次研究中,我们使用探测数据并应用一些热力参数的垂直渐变法,如潜在温度 虚拟潜在温度 等值潜在温度 具体湿度 混合比 和饱和混合比 .图3显示虚拟温度 潜在温度 等值潜在温度 混合比饱和 剖面图从1200UTC案例研究中取出检验这些剖面显示那些虚拟潜在温度 并饱和混合配给 相似性配有潜在温度剖面 ,我们可以很容易识别边界层结构元素下半段解释我们如何应用渐变法剖析各种参数来确定ABL结构以及温度和水分特性

ABL特征参数
简单垂直剖面图 潜在温度 提议建模边界层结构15,19号,20码..
abli概念表示并显示结构元素及其描述性参数混合层定义不一16,21号,但我们视之为边界层的一部分 介于边界层中 垂直渐变 潜在温度 极低或偶数零换句话说,混合层中值 保持几乎不变高度段跨混合层 潜在温度 快速增量并显示锐异不连续性上倒置层上方, 我们发现自由空气 即边界层的上限边界层的第三个结构元件是地表层,它位于近邻地面上。
参数描述边界层结构元素高度 , , ,厚度 等热量 , , , 下图4)高度 , , 分别表示表层、混合层和反转层 封顶反转层厚度热参数 , , , 分别对应混合层潜在温度,自由大气中潜在温度乘高 上层倒置层潜在温度的放大和自由大气潜在温度的无损梯度18号..
实战探测 总体说来 潜在温度剖面 可能偏离图中概念模型4函数相交活动程度、下层大气水分量[17和大中型天气条件8..在此,我们应用渐变法处理潜在温度 ,这似乎更高效 个人探测数据判定边界层结构3)

2.2.3.静态稳定

不同于用它判定边界层高度的作者17,21号server等值潜在温度 确定每一层静态稳定性因此,当大气层内时,参数变异 单调状态,我们判断静态稳定如下i)if 下降层高后位不稳定二)if 保持近常数层,后半为中性三)if 加高层后位稳定

2.2.4.ABL热水属性

也是等值潜在温度剖面 用于判定ABL不同结构元素的热性剖面混合比 用于判定ABL水分特性

3级结果与讨论

显示结果涉及大陆(Niamey)、沿海(Dakar)和海洋(Sal)网站这是因为AMASOP3经验期间从这些网站获取数据的质量和可用性hvmoiller输出值(高度-时间)相对湿度、露点温度和风速和风向参数剖面潜在温度 等值潜在温度 和混合比R分析案例研究案例研究是在JAS期间系统分析CAPE和CIN值后8月份达喀尔、尼亚美和Sal最不稳定的大气剖面比较大陆、沿海和海洋边界层结构

3.1.沿海(达卡尔)和大陆(尼亚美)网站潮流简介JAS2006

达卡网站水分增加幅度从70%到80%不等,从6月到低水平(图示图)。5)夏初(6月)中低中级都观察到干空入侵,限制深对流开发雨季核心(8月和9月)湿度甚至中等水平(400h9月最后一周中级有干空入侵

图5(b)尼亚美网站比达卡网站低湿度(50%和70%),低湿度和湿度比达卡网站中值高或相似夏初低空无干空入侵干空入侵仅限于中层

达卡网站低潮比尼亚美低潮,原因可能是海洋邻近与尼亚美相比,达喀尔早期低空观察到干空入侵自7月起,尼亚美网站水分均匀性比达卡网站高,也就是说ABL比达卡开发更多5)

3.2JAS周期沿海网站(Dakar)和大陆网站(Niamey)Dew点温度Td剖析

图6(a)显示低点露点温度(Td)在JJAS季初介于10至20摄氏度之间,并在季节内增加低水平湿季核心值达20摄氏度至30摄氏度之间(8月和9月)。与沿海ABL强湿初季(6月)低露点温度显示水分剖面观察到干空入侵5(a)并5(b))

图6(b)显示低点露点温度Td在尼亚美更高,介于20摄氏度至30摄氏度之间,常时中断在整个JAS周期内低水平持续观察10摄氏度至20摄氏度低值Td仅在中级发生这表明尼亚美低空入侵6(b))

达卡和尼亚美低温剖面与水分相似尤其可注意到早期达卡站点干空水平低。

3cm3JAS2006中沿海(达卡尔)和大陆(尼亚美)网站风速剖面

图7(a)显示赛季初(6月)非洲复活喷气机在达喀尔站点中层较弱AEJ自六月中旬开始增长,强度介于15至25ms^一号结束赛季8月观测最大强度并注意AEJ在赛季时会削弱或消失热带复活喷气机7月初出现并持续到8月,强度从10米到25米^一号.

图7(b)显示比对达卡AEJ尼亚美电速达25ms^一号六月显示不连续直到赛季结束TEJ强度从10ms^一号25ms^一号显示自7月8月底消失

达喀尔AEJ比尼亚美更正规和强,尼亚美TEJ比达卡强AEJ比Dakar早建TEJ在尼亚美的强度大得多

3.4.JAS2006网站风向剖面

图8(a)显示低端风向变化达卡尔站点从西北(哈马丹)、东南和西南风向西南(monsoon),西南风起起端

图8(b)显示尼亚美低端风向从西南(蒙松)到西南不等风向向向西南(monsoon)并有其他方向波动尼亚美上层 赛季初尾 我们有时观察西南风达卡和尼亚美风向居中低位西南并显示季风的存在上层水平(200hPa)本季初尾,我们从东达卡和尼亚美有相同的主导方向

3.5尼亚美、达喀尔和萨尔大气边界层比较

下对流层0至2千米内内陆、沿海和海洋边界层结构比较使用特征参数、静态分层分层和热特性以及水分含量为此,我们使用UTC1200和UTC02.

3.5.1边界图层比较

ABL结构
表22提供从潜在温度剖面图获取的边界层特征参数值 取自1200UTC案例研究探测九九)最深混合层1000米内(尼亚美),海岸(达卡尔)混合层浅浅,海(萨尔)混合层并不存在顶向反转密密(600米)尼亚美, 但其温度大小极小(1K)。沙尔地基倒置足够厚(550米)并具有强温级(6K)。逆向振荡在萨尔最大 尼亚美最低

(2) 静态稳定
表格中表示3静态稳定分层内海剖面 下图10)尼亚美厚不稳定层从0米到1100米由中性层覆盖到2千米不稳定层厚度与混合层重合2)
达喀尔分层复杂,不稳定层由中性层和双层交替不稳定稳定所超越不稳定第一层重叠层厚度
Sal边界层分层特征为厚地基稳定层,说明没有混合层稳定层由600米至2 000米厚层不稳定所超越

热属性
图10并显示二百米高空比达卡高温0至200米间,尼亚美空气比其他网站热最酷超过700米七百米以下 达喀尔空气最酷沙尔二二二千米变暖是由于撒哈拉空气层的存在尼亚美热空气0-200米预期结果,因为陆地表面日间加热强达卡尔热气量超过700米可能是由于达卡尔撒哈拉空气层的影响所致。

(4) 运动属性
图11显示混合比剖面值混合比 大陆级(Niamey)、沿海级(Dakar)和海洋级(Sal)网站地面水平分别为12、16.5和15.5g/kg并随高度线性下降注意尼亚美边界层比达喀尔(蓝绿)和萨尔(绿绿)大为湿度500至1800米,但介于0至500米之间达卡边界层(蓝层)比沙尔(绿地)和尼亚美(红地)大为0-500米达卡市介于600至2000米之间绿色边界层比达喀尔(蓝)和尼亚美(红)多600至1800米水分特性差异可以解释,因为在JJAS期间,达喀尔和萨尔站点受撒哈拉空气层的影响,该层比尼亚美空气更干燥。

3.5.2.边界层比较为0

ABL结构
表24提供从潜在温度剖面图获取的特征参数值 取自000UTC案例研究探测
最厚混合层(400米)观测到海岸(Dakar),而大陆(Niamey)混合层浅浅,完全不存在海洋(Sal)。尼亚美市残留混合层介于300米至1000米之间顶反转作用量在达卡非常稠密(800米),热放大量足够强(4K)。沙尔地基倒转足够厚(500米)低温范围(2K)。发现沙尔反向放大较低

(2) 静态稳定
表25显示从等值潜在温度剖面推断出内陆、沿海和海洋遗址边界层静态稳定性分层 数字未显示
尼亚美有稀薄不稳定层0至180米由稳定层爬过300米并有一个厚不稳定层 从300米到1000米介于1000至1800米之间的中性层远至2千米,有稳定层不稳定层300-1000米与残留混合层重合12(b))
达喀尔分层复杂,薄不稳定层由双交错不稳定稳定层所超越不稳定第一层达卡混合层
边界层特征为0-500米不稳定层加厚层稳定度500-1200米并分薄不稳定层(1200-1400米)和稳定层(1400-2000米)。沙尔地基厚不稳定层是一个混合层,在潜在温度剖面上无法检测 .

热水属性
夜间达卡尔最热空气从400米到2千米400米以下最热空气在尼亚美从表面到约800米,沙尔发现最冷空气800米以上最冷空气见尼亚美(图未显示)。
夜间温度剖面图配置出乎意料达喀尔较暖空气可解释撒哈拉空气层的影响,该层不会在夜间影响Sal网站2)
注意尼亚美边界层比达卡尔和萨尔从表层到2000米强(图未显示)。达卡边界层湿度比沙尔高400米,达卡和沙尔水分下降400米以上达喀尔大干量超过400米,证实了SAL(Sahara空气层)的影响

3.6.日间边界层演化

比较边界层结构与热动特性供案例研究使用记住,000UTC检测数据与前日或次日相同,在尼亚美和达卡网站沙尔站点,由于数据不存在, 我们取夜测数据最接近时间, 4天后发生导致边界层进化不是Sal二值尺度,而是日间边界层与夜界层比较

3.6.1.ABL结构变化

联合阅读表2并4显示尼亚美混合层高度从每天到夜间从1600米大幅下降至120米,图中也显示这一点8(a).顶向反向高度从1700米下降至300米反向层厚度从600米下降至120米,但其热振幅从1升至4K此外,它还搭建了一个剩余混合层,厚度相当大。日间混合层地面分二层混合层0-180米底部极浅层混合层和300-1000米余层深层混合层介于两层间的图层对应稳定夜间反转

达卡尔混合层高度日夜增高逆向层高度从200米上升至400米夜间从600米上升至800米10(a))反向层厚度不变,但其热放大率从白天到夜间增加3至4K简言之,二元进化导致混合层厚度增加,原因是非热现象必然介或大规模

Sal夜间边界层结构相似日间结构:由于没有混合层和厚地基反向层的存在,高度从夜间500米微升至550米(图示图)。11(a))

3.6.2静态稳定二元演化

尼亚美市在180米至300米夜间建立稳定层和1000至1800间中立层12(b))夜间边界层由两个不稳定层组成,由稳定层隔开,稳定层对应构件称为稳定边界层(SBL)和中性层在1000至1800米之间尼亚美边界层静态演化导致日间不稳定层下半段稳定并移向上半段中立状态整体而言,白天边界层的不稳定性在整个夜间得到维护,但顶部和底部有所削弱。

达喀尔静态分层二元演化特征为中层夜间毁灭,下端变不稳定,上端稳定日间稳定层600-800米变不稳定13(b))反之,不稳定层800-1300米在夜间850-1400米稳定不稳定层1400-2000m保持相同的静态夜间不稳定层与地面混合层相对应的厚度从白天到夜间从200米增加到400米(图示图)。13(b))

盐混合比剖面显示低湿度介于0-300米之间,夜间略增潮湿300-400米之间夜间干燥400米至2千米间13(c))

Sal夜间0-500米不稳定取代日间观察0-600米稳定层14(a))深度和不稳定600至2000米层日间稳定化,除窄度不稳定层1200至1400米外,夜间稳定化(图解图)。14(b)).静态分层总体夜间修改,在0-500米之间的低位建立不稳定性并稳定上对流层

3.6.3热感性属性二元演化

尼亚美市12(c))夜间冷却边界层0至1500米,混合层强(1500至1700米)。日间混合层空气在0至1500米至1800至2800米间干12(c))

尼亚美边界层潮湿度从0至2千米不等,但在400至2千米之间稍有增加夜间夜间轻干困层0-200米对应下层混合层12(a))由于缺乏垂直扰动,稳定层200-400米空气在白天和夜间保持同样湿度

达卡尔全对流层夜间变暖13(b)低0至400米并随身高度增高并最大值800至2 000米湿度剖面图在0-400米间完全相同400-2000米间,夜间空气变干,最大干燥约600米

萨尔下游对流层在0至2千米夜间冷却了很多量,最大差值约600米(图示图)。14(b))混合比剖面图显示夜间干燥0-700米至700-1000米至1300-2000米略增水14(c))

4级结论

JAS2006期间相对湿度剖面显示6月达卡增湿达喀尔和尼亚美有一个水分较高的边界层,特别是季芯(7月和8月)。尼亚美州不存在低潮入侵达卡

风速剖面显示非洲复活喷射机和热带复活喷射机在两个站点都观测到,但在达喀尔AEJ比尼亚美更强和规律化TEJ尼亚美比达卡强

剖面分析从检测数据推导出一些热动参数,通过CAPE月最大值标准选择案例研究显示下列主要结果

剖面等值潜在温度 并判定边界层各子层静态稳定性并定义各自的厚度混合层总匹配不稳定层和倒置层稳定层

边界层比较显示大陆白天混合层可达高度 大于1100m和反转层高度 可超过1700米因此,大陆白天观察边界层最大厚度,夜间海洋边界层最厚

二元进化分析显示 混合层的厚度 在整个大陆夜间下降夜间,在尼亚美大陆站点,我们观察混合层划分二分上层混合层为剩余层

大陆边界层白天比较不稳定,夜间海洋边界层比沿海和大陆边界层更不稳定。

沿海混合层(Dakar)比大陆(Niamey)和海洋(Sal)大为湿润海洋混合层(萨尔)比大陆层(尼亚美)大为湿夜间冷却海比沿海和大陆大

未来工作将侧重于陆海陆界层温度和湿度结构与特性的季节演化,以验证本研究的初步发现,本研究侧重于几个案例研究

感知感知

作者表示由衷感谢RIPIESCA项目(西非生态系统、气候和社会交互作用跨学科和参与性研究)、开发研究所和大学弗朗哥学院,它们使这项工作得以展开。