基于GNSS/MET的宁夏大气水汽分布及其与降水关系研究

摘要

为科学合理开发宁夏空中水资源,提升人工增雨作业效率和水平,摸清宁夏空中水资源时空变化特征及水汽变化与降水的关系,利用2014年1月—2020年12月宁夏23个全球导航卫星系统大气探测(GNSS/MET)站、地面自动气象站及银川市和平凉市探空站气象资料,采用统计诊断和对比分析方法,检验评估了GNSS/MET资料在宁夏不同地区的适用性,分析了宁夏大气水汽含量的时空变化特征及其与降水的关系,建立了宁夏大气水汽含量人工增雨作业指标,并对不同降水强度下的降水转化率进行了初步分析。结果表明:(1)GNSS/MET资料和探空观测数据反演得出的大气水汽含量间的相关系数为0.80~0.92,两者之间的相关性随天气过程中降水量的增大呈减小趋势,GNSS/MET资料反演的大气水汽含量在宁夏具有较好的代表性和适用性。(2)受东亚夏季风年变化影响,宁夏整层大气水汽含量夏季的最大,秋春季的次之,冬季的最小;8月大气水汽含量最大,12月大气水汽含量最小。受季风边缘区位置年际波动、六盘山和贺兰山地形抬升作用影响,宁夏大气水汽含量月均值呈现出南部和北部地区的波动较大、中部地区的波动较小的显著特征。(3)宁夏1—12月适宜人工增雨作业的大气水汽含量指标分别为4.9~7.0 mm、7.6~10.0 mm、12.7~17.8 mm、16.6~19.1 mm、22.4~25.7 mm、28.0~32.7 mm、36.2~42.0 mm、34.9~44.0 mm、27.5~32.5 mm、19.2~21.0 mm、10.4~14.5 mm、5.0~8.8 mm。(4)受到纬度、六盘山地形及西南季风等影响,六盘山西侧及宁夏最东侧的盐池大气水汽降水转化率较高;与腾格里沙漠、毛乌素沙地等相邻的宁夏中部的西部地区和北部的东部地区可能受到沙尘等影响,大气水汽降水转化率低。