基于L波段雷达探空的逆温特征统计分析
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作者:崔世锋，阳小群，顾卫，邱年
摘要 利用L波段探空雷达数据，分析了安庆2011―2020年逆温基本特征。结果表明，08：00、20：00逆温层平均出现的层数分别为1.9、1.5层，发生的频率分别为85.4%、79.7%。接地逆温发生的频率低于脱地逆温。统计期间内逆温出现的频率呈缓慢上升趋势。接地逆温层顶平均高度为222 m，08：00接地逆温层厚度大于20：00逆温层厚度，第一脱地逆温层起始高度及层顶高度的变化区间跨度大，厚度是接地逆温层厚度的1.6倍。逆温强度有微弱上升趋势并呈现明显的季节变化，夏季逆温强度小、次数少，冬季强度大、次数多。
关键词 安庆;接地逆温;脱地逆温;频率;厚度;强度
中图分类号：P412.25 文献标识码：B 文章编号：2095C3305（2022）03C0088C04
1 资料和方法
1.1 资料
所选资料为2011年1月1日―2020年12月31日期间内，GFE-L波段雷达、GTS1型数字式探空仪探测收集的逐日探空资料秒级数据，每日分为08：00、20：00两个时次，合计资料共7 306份。
因站点迁移，其中2011―2012年站点位置为117°03′E、30°32′N，海拔19.8 m，2013―2020年站点位置为116°58′E，30°37′N，海拔高度为63.2 m。统计资料严格按照《高空气象探测规范》要求，利用L波段（1型）高空气象探测系统数据处理软件（版本号6.0.0.20200101）对数据进行处理，获得逐日2个时次的逆温资料。
1.2 逆温参数统计方法
所讨论的逆温是指对流层中气温随高度升高的现象，按是否接地将其分为接地逆温和脱地逆温。接地逆温是指气温从地面层开始随高度升高而升高，到达某高度后气温开始随高度升高而递减;脱地逆温是指从离地一定高度起气温随高度升高而升高，到达某高度后气温开始随高度升高而递减，因一次探测过程中可能出现多个逆温现象，故将不接地的第一个逆温层定义为第一脱地逆温。
逆温统计要素有： 逆温发生频率（n）、逆温层厚度（△H）、逆温层温差（ΔT）和逆温强度（I）。
（1）逆温发生频率：F = n/N×100%
式中：n是一段时间内发生逆温的次数（一日中08：00或20：00时次出现记为1次，2个时次均出现记为2次），N是这段时间内的总时次（日数×2）。
（2）逆温层厚度：△H = H2-H1
式中：H1、H2分别为逆温层底高、逆温层顶高，单位为米（m），其中接地逆温的逆温层底高为0 m。
（3）逆温层温差：ΔT = T2-T1
式中：T2为逆温层顶温度，T1为逆温层底温度，单位为摄氏度（℃）。
（4）逆温强度：I =ΔT/△H×100%
式中：表示逆温层内每升高100 m温度的升高值，单位为℃/hm。为了便于分析，文中将逆温强度分为4个等级。
2 逆温特征
2.1 逆温频率
利用安庆市国家气象观测站2011―2020年共7 306份探空资料分析发现，全时次共计出现12 730层逆温，平均每个时次出现1.74层，08：00平均出现1.9层，20：00平均出现1.5层，早间每个时次出现的层数多于晚间。以每个探测时次是否发生逆温现象为研究对象，共有6 034个探测时次出现逆温，逆温发生频率为82.6%，远高于济南的47.2%，与南京频率的79.6%相当[1-2]。其中，08：00逆温发生频率为85.4%，20：00逆温发生频率为79.7%。同时安庆地区接地逆温发生频率远低于脱地逆温，接地逆温占总逆温层（包括接地和脱地逆温）发生的频率为23.9% ，脱地逆温占76.1%。
从逆温频率的年变化看，2011―2020年安庆地区逆温频率年际呈缓慢上升趋势，气候倾向率为0.0074%。2011、2013、2018年逆温发生频率最小，为79%;2020 年最大，为90%（图1a）。脱地逆温发生频率气候倾向率为-0.0075%/a;接地逆温发生频率气候倾向率为0.015%/a，呈缓慢上升趋势，其中2011―2012年出现接地逆温的频率明显偏少，该种统计结果应与台站由海拔高度20 m的市区迁移至海拔60 m郊区山岗有关，迁至山岗后致使脱地逆温减少，接地逆温增加。
从逆温频率的月变化看，接地逆温和脱地逆温均表现为盛夏季节少，秋冬季节发生频率高的特点。其中，7―8 月逆温发生频率较低，最低在8月，为54%;10月至翌年3月出现逆温较多，频率均在90%以上，最多出现在1―12月，达到97%，几乎每天均有逆温层（图1b）。接地逆温呈抛物线分布，6―8月接地逆温少，谷值出现在6月，发生频率为4%;11、12月接地逆温出现最多并出现峰值，发生频率达34%。地逆温除7、8月为低值以外，其他各月差距较小，发生频率均在60%～70%之间，峰值出现在1月，发生频率为70%，谷值出现在8月，发生频率为46%。并且所有月份的接地逆温发生频率均低于脱地逆温，此种统计结果与南京相类似，均呈明显的“V”形结构[2]。
安庆地处长江中下游，冬季天气形势较为稳定，地面多东北气流，高空则在西北气流控制之下，在天气晴好时，湍流作用较弱，白天吸收太阳辐射地面增温，夜间地面不断向大气发射长波辐射加热大气，地面冷却降温，有利于形成较强的辐射逆温。而夏季天气复杂，湍流加强，不利于形成较强逆温。因此，逆温出现频率表现出明显的季节变化特征[3]。
为探究季度之间逆温层出现次数是否具有显著差异，对季度逆温层数使用SPSS进行卡方检验，得Pearson卡方值为561.705，对应的显著性P值为0.000<0.05（显著性水平），数据分析结果表明：各季度之间的逆温层次数存在显著性差异（表1）。
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