珠峰北坡绒布河谷大气物质交换的观测研究

利用2006年6月中国科学院HEST大气科学实验珠峰北坡观测期间获得的风廓线雷达资料，对沿河谷横截面方向的大气体积（质量）通量进行了估算，分别计算了6月（6月1～3013）、强风（6月9～21日）和弱风期间（6月22--30目）3个时期的平均体积通量。研究表明，大气体积通量13变化随高度分布在不同期间存在一定的差异：在6月平均和强风期间，河谷截面内总体积通量均为正值，即大气物质由南向北流出河谷；在弱风期间，总体积通量在早上有较小的负值，其他时间为正值。山谷中盛行的复合下泄流体积通量相当大，平均13总量可达6．3×10^11m^3；强、弱风期间的体积通量相差很大，就13总体积交换量而言，后者为前者的53％。

珠穆朗玛峰北坡山谷太阳辐射和大气的特征与分析

2006年5月27日～6月30日HEST2006大气科学实验对珠峰北坡山谷的辐射（总辐射、净辐射）和温、湿度、风等进行了综合观测。沿珠峰北坡山谷布设了3个观测站，3个测站的辐射、温度、风都表现出明显的日变化规律，它们在08：00或09：00（地方时，下同）达到极大值。3个测站总辐射和净辐射的日变化都比较一致。从日变化最大值出现的时间来看，各站的辐射通量早于气温，气温早于风速。3个测站中任意2站之间辐射（总辐射、净辐射）最大值之比与温度和风速最大值之比均比较接近。因辐射状况、地形结构、大气温度等不同，远离珠峰区域的风一天之内多次改变风向，靠近珠峰区域则24h都为南风。珠峰北坡山谷不同区域风向风速变化存在明显时差，南风强于北风，且持续时间长。研究表明，辐射能量对于珠峰北坡大气运动具有重要的驱动作用，是控制和改变其大气运动方式最基本、最重要的因子。净辐射在不同区域风向转变或风速变化过程中起着决定性的作用。

珠穆朗玛峰北坡局地环流日变化的观测研究

青藏高原地-气间的物质／能量交换是高原与全球大气系统相联系的重要纽带。陡峭的地形和强烈的地表差异在高原山区形成特殊的局地大气环流系统，在地气交换中起着重要作用。为研究珠峰北坡的局地环流系统，于2006年5～6月问在珠峰北坡绒布河谷实施强化观测实验HEST2006，对该地区的局地环流以及辐射和热力状况进行观测，分析了该地区局地环流的日变化过程，包括：（1）地面风场的分布和变化；（2）风场垂直结构；（3）垂直运动及可能的驱动机制。研究表明，该地区局地大气环流是由地形与地表状态调整的大气辐射加热和冷却所驱动，包含多种不同的山地环流成分，与典型山谷风环流不同，具有很强的特殊性，对地气间的交换有重要影响。

HEST2007珠峰北坡风廓线观测研究

为了研究青藏高原南部喜马拉雅山区局地大气环流系统,继2006年HEST2006大气科学实验之后,2007年中国科学院大气物理研究所和中国科学院青藏高原研究所在珠穆朗玛峰北坡实施HEST2007综合观测。本文使用该观测实验中LAP-3000风廓线仪获得的绒布河谷内三维风场观测资料,并结合地面辐射资料,分析研究了该地区观测期间局地大气环流的日变化和逐日变化过程。研究表明,该地区局地环流系统,特别是沿河谷的轴向风,与其上空西风环流间存在非常紧密的联系,这种联系似乎与不同天气条件下喜马拉雅山区的大气辐射状况有关,即高层西风环流较强的阶段,地面辐射较强,激发出的局地环流也较强,反之亦然。

WRF模式中边界层参数化方案在藏东南复杂下垫面适用性研究

藏东南地区是青藏高原山地复杂下垫面的典型代表,其边界层大气过程异常复杂,给数值模拟和预报带来较大困难。大气边界层参数化方案的选取关系到能否正确模拟和预报局地大气过程。本研究采用中尺度模式WRF(Weather Research and Forecasting Model)对藏东南林芝地区对流和稳定边界层大气过程进行模拟,与2013年夏季"藏东南地区复杂下垫面地气交换观测实验"资料对比,研究ACM2,Boulac,M YJ,QNSE和YSU5种边界层参数化方案在青藏高原复杂下垫面的适用性。结果表明:对于水汽混合比垂直结构的模拟,Boulac和MYJ方案分别在模拟对流边界层和稳定边界层时能力最优。ACM 2方案最适宜藏东南复杂下垫面条件下的位温和风速垂直分布的模拟。各边界层参数化方案模拟对流边界层高度均较实际观测偏低,其中,QNSE方案模拟的边界层高度最接近观测。同一种边界层参数化方案对于夜间稳定边界层和正午对流边界层的模拟能力也不相同。该地区边界层风场受地形影响显著,风速较小,模拟的近地层风场较观测偏弱,MYJ和QNSE方案对近地层风场的模拟效果较好。

珠峰北坡绒布河谷地面风场变化的比较研究

利用2007年6月强化观测实验期间获得的大气观测资料和同时期的NCEP/NCAR大尺度再分析资料,结合2006年同期的分析结果,进一步研究了珠峰北坡绒布河谷地区的地面风场状况及其对南亚夏季风的响应,并与2006年的结果进行了比较。结果表明,2007年6月绒布河谷地区的风场也存在强弱变化,其逐日变化也与南亚夏季风指数有一定关系:在绒布河谷弱风期间,南亚夏季风强盛,在孟加拉湾和阿拉伯海地区形成的强烈涡旋可以把暖湿气流向西北方向输送,从而在河谷地区形成温度和湿度高值;在局地强风期间,南亚夏季风季风指数变化较大,此时绒布河谷地区的风场变化对季风的响应很小,可能主要为大气热力驱动。比较2006年和2007年的观测结果表明,南亚夏季风可以通过改变局地辐射和热力状况的改变而影响珠峰北坡绒布河谷地区地面环流的变化,但其影响程度随季风的强弱可能有所不同。

珠峰绒布河谷温度垂直分布观测研究

青藏高原以其独特的动力和热力作用，影响着东亚地区乃至全球的天气、气候和环境变化过程。高原山区陡峭的地形和多样的地表状态带来了复杂的局地环流系统和边界层特征。为研究青藏高原大型山地局地环流系统，2007年5～6月中国科学院大气物理研究所和中国科学院青藏高原研究所共同在珠峰北坡绒布河谷组织实施了喜马拉雅山北坡地区地面大气与对流层大气交换研究（HEST2007）强化观测实验，对该地区的局地环流以及辐射和热力状况进行观测。本文采用该实验观测资料，对LAP-3000风温廓线仪获得的声学虚温资料进行反演，并对该地区温度垂直分布和日变化进行了初步分析。研究表明，声学虚温与真实温度之间存在明显的差异，通过反演计算可以有效地减小两者间的差异，绒布河谷清晨和下午大气垂直分布存在明显不同。

南亚夏季风对珠穆朗玛峰北坡地面风场的影响

喜马拉雅山区毗邻南亚季风区，其陡峭的地形和复杂的地表状态在强烈太阳辐射条件下形成了特殊的局地环流系统。为了正确理解该环流系统与南亚天气气候过程的可能关联，本文利用HEST2006珠穆朗玛峰绒布河谷强化实验期间获得的2006年5～6月的地面观测资料和实时的大气环流资料，对该地区地面风场与南亚夏季风的关系进行了研究。研究表明，南亚夏季风间歇期，喜马拉雅山区以晴空天气为主，太阳辐射强烈，绒布河谷地区地面盛行沿河谷方向的偏南下行气流；南亚夏季风强盛期，喜马拉雅山区多为云雨天气，太阳辐射减弱，地面风场强度明显减弱。结果表明，喜马拉雅山地区山谷内部的地面环流系统几乎不受其高层大气环流的影响，而与太阳辐射通量及南亚夏季风指数关系密切。因此，我们认为南亚夏季风对喜马拉雅山区地面环流的影响，主要是通过改变该地区的大气热力和辐射状况完成的。

冰雪对珠峰北坡绒布河谷局地环流影响的数值试验

利用RAMS中尺度模式对珠峰北坡绒布河谷地区的局地环流进行了数值模拟,包括控制试验和敏感试验。观测结果表明,珠峰北坡绒布河谷地区午后盛行来自珠峰方向的偏南风,这与其他山区的山谷风日变化存在显著差异。与观测结果比较,模拟结果(控制试验)能够较好地再现绒布河谷中的偏南主导气流。模拟结果(敏感试验)还显示,在去除高大山体的冰雪下垫面后,绒布河谷地区下午仍可存在偏南气流,但偏南风出现时间明显滞后,此时该气流来自珠峰南坡的强劲偏南谷风气流。因此,我们认为珠峰北坡的冰雪表面对绒布河谷地区盛行的偏南气流存在很大影响,但热力驱动的山谷风环流也是维持该地区强烈下泄流的主要原因。

珠穆朗玛峰北坡绒布河谷地面风特征的初步分析

2006年5-6月,“2006珠峰野外观测实验”在青藏高原珠穆朗玛峰（简称珠峰）北坡绒布河谷中进行,沿河谷设立了3个站点,对河谷中的大气环流状况、热力和辐射状况等进行了观测。利用绒布河谷中平均地面风场资料,研究了该河谷中地面风场的日变化结构特征。结果表明,珠峰北坡绒布河谷中地面风场存在明显的日变化,自上午12：00（北京时间）左右至午夜该河谷地区为来自珠峰方向的偏南风控制,该风场日变化与普通山区的山谷风环流日变化存在很大差别。从3个站点风场日变化来看,偏南风首先在河谷南部开始,然后沿河谷向北发展。沿河谷轴线方向不同地点风场日变化有较大差异：偏南风出现时间随距珠峰的距离依次滞后,距珠峰最近的站点观测到的偏南风最大且持续时间最长,而距离珠峰最远的站点偏南风最弱且持续时间最短,甚至出现长时间的偏北风。研究表明,由于珠峰北坡地区地形复杂,地形高度落差大,地表状况分布不均,因此绒布河谷中的主导风是山谷风、坡风以及冰川风等多种局地风系统耦合的结果。