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南極中山站主要?dú)庀笠靥卣鞣治?/h1>
2020-04-08 01:23卞磊
現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技 2020年4期
關(guān)鍵詞:氣壓濕度南極

卞磊

摘要 ? ?南極地區(qū)是全球大氣研究計(jì)劃(GARP)、世界氣候研究計(jì)劃(WCRP)以及國(guó)際巖石圈-生物圈計(jì)劃(IGBP)研究全球變化的關(guān)鍵地區(qū)。全球大氣是一個(gè)相互作用和影響的統(tǒng)一整體,要了解全球氣候變化,就必須對(duì)南極地區(qū)有所研究。本文主要根據(jù)2008—2009年南極中山站氣象觀測(cè)資料,對(duì)站區(qū)周?chē)L(fēng)、溫度、濕度、氣壓等氣象要素的變化特征進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)與分析,有助于了解和研究中山站地區(qū)的氣候概況,對(duì)將來(lái)的南極科學(xué)考察及全球氣候變化研究有重要意義。

關(guān)鍵詞 ? ?中山站;南極;風(fēng);溫度;濕度;氣壓

中圖分類(lèi)號(hào) ? ?P412.3 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 ? ?A

文章編號(hào) ? 1007-5739(2020)04-0172-03 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 開(kāi)放科學(xué)(資源服務(wù))標(biāo)識(shí)碼(OSID)

近年來(lái),南極地區(qū)一直是世界各國(guó)研究的焦點(diǎn)和關(guān)鍵地區(qū),已列入全球大氣研究計(jì)劃(GARP)、世界氣候研究計(jì)劃(WCRP)以及國(guó)際巖石圈-生物圈計(jì)劃(IGBP)。大氣系統(tǒng)是一個(gè)統(tǒng)一體,既相互作用又相互影響,要了解全球氣候變化,對(duì)南極地區(qū)的專項(xiàng)研究必不可少。氣象要素的分布和季節(jié)變化反映了南極地區(qū)的大氣背景情況,對(duì)了解南極氣候非常重要。因此,關(guān)于南極地區(qū)的氣象要素的研究對(duì)了解和研究南極天氣氣候以及探討全球氣候變化等具有重要的科學(xué)意義。

1 ? ?資料來(lái)源

本文數(shù)據(jù)來(lái)自2008—2009年南極中山站氣象觀測(cè)資料。中山站建站于1989年2月,位于南極東大陸的拉斯曼丘陵,海拔14.9 m,自建站以來(lái)就被列入了世界氣象組織(WMO)南極基本天氣網(wǎng)(ABCN)和南極基本氣候觀測(cè)系統(tǒng)地面站(ABSN)以及全球氣候觀測(cè)系統(tǒng)地面站網(wǎng)(GSN)。該站冬季被積雪覆蓋,夏季則為裸露的砂石,由于其位于南極圈以內(nèi),每年都有55 d極晝(11月下旬至翌年1月上旬)與58 d極夜(5月下旬至7月上旬)。

2 ? ?各氣象要素分析

2.1 ? ?風(fēng)

空氣的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生氣流,氣象學(xué)規(guī)定空氣的水平運(yùn)動(dòng)稱作風(fēng)。熱力和地面摩擦等綜合作用使得空氣運(yùn)動(dòng)存在于水平方向和垂直方向上。一般來(lái)說(shuō),水平方向上的風(fēng)速比垂直方向上的大1個(gè)數(shù)量級(jí)以上,即水平風(fēng)速遠(yuǎn)大于垂直風(fēng)速。為了使不同區(qū)域的觀測(cè)結(jié)果具有比較性,WMO規(guī)定所有氣象臺(tái)站的風(fēng)向風(fēng)速儀設(shè)在離地10 m高度處,并要求四周開(kāi)闊、無(wú)障礙物。

分析中山站2008—2009年16方位風(fēng)向頻率可知,中山站的風(fēng)向以東風(fēng)為主,風(fēng)向頻率為35.2%;其次為東南東和東北東,風(fēng)向頻率分別為27.1%和18.3%,東北東(ENE)至東南東(ESE)風(fēng)向頻率高達(dá)80.6%。西北西(WNW)象限風(fēng)向全年出現(xiàn)頻率略高于2%,其他象限風(fēng)向的出現(xiàn)頻率則更低。

根據(jù)中山站每小時(shí)風(fēng)的觀測(cè)資料,逐月統(tǒng)計(jì)出的月平均風(fēng)速與大風(fēng)日數(shù)(表1)??梢钥闯觯猩秸镜母髟缕骄L(fēng)速介于3.7~6.3 m/s之間,年平均風(fēng)速為5.7 m/s。秋季(3—5月)、冬季(6—8月)風(fēng)速大于年平均值;最大風(fēng)速出現(xiàn)在4月,為6.3 m/s;7月以后風(fēng)速逐漸下降,春季(9—11月)、夏季(11月至翌年2月)風(fēng)速低于年平均風(fēng)速;最小風(fēng)速出現(xiàn)在1月,為3.7 m/s;1月以后風(fēng)速逐漸增加。

大風(fēng)日數(shù)定義為只要當(dāng)日最大風(fēng)速≥13.9 m/s,便記為1個(gè)大風(fēng)日。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明,中山站該年平均大風(fēng)日數(shù)為117 d,大風(fēng)日出現(xiàn)頻率為32%;全年7月出現(xiàn)大風(fēng)日數(shù)最多,為16 d;其次是2—4月,分別為12、12、13 d,1月大風(fēng)日數(shù)最少,僅有5 d;其他各月大風(fēng)日數(shù)均在7~9 d之間。該地之所以大風(fēng)頻繁,是因?yàn)槠涮幱谀蠘O東大陸大冰蓋的前緣,受冰蓋的熱匯作用和冰面的冷卻效應(yīng)影響,產(chǎn)生了強(qiáng)烈的下降風(fēng)。

圖1和圖2分別為中山站風(fēng)向和風(fēng)速的各季節(jié)平均日變化曲線??梢钥闯觯?、夏季風(fēng)向日變化明顯,風(fēng)速變化呈正弦波形。春季0:00—10:00之間風(fēng)向與風(fēng)速均較平穩(wěn),之后風(fēng)速明顯減小,于20:00又開(kāi)始增大,風(fēng)先向南偏轉(zhuǎn)后又于17:00開(kāi)始向北偏轉(zhuǎn),但始終為東風(fēng)。夏季,中山站的風(fēng)向與風(fēng)速的日變化幅度較大??梢钥闯?,在0:00—7:00之間,風(fēng)速明顯加大,風(fēng)向平穩(wěn);之后風(fēng)速減小,風(fēng)向向南偏轉(zhuǎn);在日落之后,風(fēng)速再次加大,風(fēng)向開(kāi)始向北偏轉(zhuǎn)。這是由于地表溫度的日變化,會(huì)導(dǎo)致近地層逆溫強(qiáng)度的改變,當(dāng)?shù)乇頊囟却笥跉鉁貢r(shí),近地面暖空氣向山上爬升,出現(xiàn)上坡風(fēng)。發(fā)生上坡風(fēng)時(shí),風(fēng)向的偏轉(zhuǎn)與中山站地處南高北低的地勢(shì)相符。秋季和冬季,風(fēng)速和風(fēng)向沒(méi)有明顯的日變化特征,這是因?yàn)槿斓乇頊囟扰c氣溫均無(wú)明顯的日變化,溫差變化幅度較小,沒(méi)有導(dǎo)致坡風(fēng)的日變化,下坡風(fēng)持續(xù)盛行,風(fēng)速比夏季更大。

2.2 ? ?氣溫和地表溫度

從表2可以看出,該站的年平均氣溫約為-10.8 ℃,各月平均氣溫均低于0 ℃;1月、12月氣溫接近0 ℃,約為 -0.8 ℃;最低月平均氣溫為-21.0 ℃,出現(xiàn)在8月;氣溫年較差20.2 ℃。1—6月氣溫下降非常明顯,7月出現(xiàn)短暫回升并于8月達(dá)到全年最低氣溫;9—12月升溫十分迅速。地表溫度的變化趨勢(shì)與氣溫接近,年平均地表溫度為-9.4 ℃;1月溫度最高,為3.2 ℃;之后快速下降,8月達(dá)到最低溫度-24.5 ℃。整體特征類(lèi)似于W.Schwerdtfeger指出的南極“無(wú)心冬季”和“短暫夏季”的氣溫變化特征[4]。

圖3反映了中山站氣溫與地表溫度的季節(jié)平均日變化特征??梢钥闯?,氣溫在各個(gè)季節(jié)均無(wú)明顯的日變化,夏季最低氣溫出現(xiàn)在5:00—7:00;隨后氣溫緩慢升高,并于18:00—20:00升至最高;日較差僅為2.8 ℃。氣溫日變化幅度較小是夏季多極晝、多陰雨天氣且天氣形勢(shì)相對(duì)平穩(wěn)等因素共同作用的結(jié)果。夏季地表溫度高于氣溫,有明顯的日變化;夜間地表溫度下降,日出前地表溫度下降達(dá)到全天的最低值;日出后地表溫度開(kāi)始上升,在日落時(shí)達(dá)到全天的最高溫度。在冬季,氣溫日較差僅有0.6 ℃,氣溫變化平緩,無(wú)峰谷值,是由于冬季多極夜、多陰天以及地表始終有冰雪覆蓋等因素造成;地表溫度低于氣溫,亦無(wú)明顯的日變化,這是由于太陽(yáng)輻射的影響,夏季太陽(yáng)輻射強(qiáng)且日變化明顯,而在冬季太陽(yáng)輻射強(qiáng)度很弱。相較于中山站夏季地表溫度的日變化,氣溫日變化并不明顯。這是由于中山站地區(qū)的氣候較為干燥,地表的熱容量比大氣小很多,地表溫度會(huì)隨著太陽(yáng)輻射強(qiáng)度的變化而迅速變化。

2.3 ? ?氣壓

測(cè)量氣壓、掌握氣壓變化規(guī)律,對(duì)于天氣分析和天氣預(yù)報(bào)具有重要的意義。中山站(東經(jīng)76°22′42″,南緯69°22′24″)坐落于南極東大陸的邊緣,極地氣候特征顯著。南極大陸終年被極地高壓控制,被活躍的繞極氣旋活動(dòng)區(qū)所包圍,內(nèi)陸氣壓高,周邊氣壓低。由于常年受極地高壓和繞極氣旋的影響,特別是隨著極地高壓和副熱帶高壓的強(qiáng)弱變化,繞極低壓帶的位置有明顯變化,中山站多年平均氣壓僅為985.3 hPa。

圖4是中山站2008—2009年月平均氣壓的變化曲線。由圖可以看出,中山站氣壓的年變化幅度較小,年平均氣壓為986.9 hPa,2—7月平均氣壓高于年平均氣壓,其他月則低于年平均氣壓。全年以4月平均氣壓最高,為991.2 hPa;10月平均氣壓最低,為979.4 hPa;年較差11.2 hPa。最高氣壓與最低氣壓的月平均氣壓的變化趨勢(shì)相似。氣壓最高值為1 019.4 hPa,出現(xiàn)在4月;最低值為949.5 hPa,出現(xiàn)在11月。

3 ? ?結(jié)論

(1)風(fēng)向以偏東風(fēng)為主,全年?yáng)|北東—東南東象限風(fēng)向頻率高達(dá)80.6%。年平均風(fēng)速為5.7 m/s;2—7月風(fēng)速較大,8月至翌年1月風(fēng)速較小;最大風(fēng)速為4月的6.3 m/s,最小風(fēng)速為1月的3.7 m/s。春季、夏季風(fēng)速日變化明顯,呈正弦波形;秋季、冬季風(fēng)速變化平穩(wěn),日變化特征不明顯。受下降風(fēng)影響,全年大風(fēng)日數(shù)多。

(2)中山站2008—2009年氣溫較低,年平均氣溫為 -10.8 ℃,各月氣溫均低于0 ℃,1月氣溫最高,為-0.8 ℃,8月氣溫最低,為-21.0 ℃,較往年有降溫趨勢(shì)。地表溫度的變化趨勢(shì)與氣溫相似,但春季、夏季高于氣溫,秋季、冬季低于氣溫,年平均地表溫度-9.4 ℃;地表溫度最高與最低分別為3.2、-24.5 ℃,出現(xiàn)在1月和8月。

(3)空氣濕度小,氣候干燥,年平均濕度僅有2.76 g/kg,月變化不明顯,但有一定的季節(jié)差異。

(4)年平均氣壓986.9 hPa,月際變化平穩(wěn),年較差小;最高氣壓月平均氣壓991.2 hPa,最低月平均氣壓979.4 hPa。

4 ? ?參考文獻(xiàn)

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[5] 楊清華,張林,李春花,等.南極中山站氣象要素變化特征分析[J].海洋通報(bào),2010,29(6):601-607.

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