文摘

空气温度和含湿量反演和低级的飞机进行了研究在两斯瓦尔巴特群岛海湾Isfjorden Kongsfjorden,应用三个tethersonde系统。Tethersonde操作实践尤其是对反演和喷射特性的影响。强烈反转强度和深度受天气条件影响的850 hPa高度。强有力的反演深度与高度升高基地,和最强的发生在热空气质量。出乎意料,向下长波辐射测量探测现场没有与反演属性。温度反演基础和最高高度较低湿度反演相比,前者由于表面冷却,后者由于绝热冷却与高度。大多数低级飞机下降风有关。冰雪覆盖的Kongsfjorden,飞机被取消在冷空气池峡湾;射流核心位于冷雪表面时最高。在无冰Isfjorden,飞机是位于低。

1。介绍

北极的温度反演是常见的,尤其是在冬季(1- - - - - -3]。他们可以通过各种机制生成,包括(a)表面冷却由于负辐射预算,是近地表空气传播的影响通过一个向下的显热通量(4),(b)的直接辐射冷却空气(5,6),(c)热风平流在冷的表面(7,8),和(d)沉降1,9]。也比湿度反演(以下湿度反演)是常见的在北极10和他们经常配合温度反演11]。尽管北极层湿度反演的重要性(12),生成的机制湿度反演得到了更少的关注比生成温度反演。冷凝,冷凝的引力影响,表面沉积的白霜,湍流运输水分,在竖直维度和沉降过程导致湿度反演的一代13]。此外,水平平流低纬度地区的潮湿的空气质量是一个重要的大规模的过程;上方的平流山峰大气边界层(ABL),但仍有重大不确定性的垂直分布(14]。

低层风最大称为低空急流(LLJ)是一个典型的特性在风中概要文件在北极,特别是在温度反演的存在,当LLJ通常位于顶部的逆温层(15]。LLJs可以生成多种机制,包括(a)惯性振荡由于颞16,17)和空间(18摩擦表面的变化,(b)斜压性(19),(c)定向剪切的其他来源20.),(d)冰风(sea-breeze-type中尺度环流;(21),(e)下降的风22),(f)屏障(风23]。

主要挑战仍在理解温度和湿度反演,LLJs和其他特性的稳定边界层(SBL)。北极SBL长寿与一个强大但是定量差已知重力波的相互作用和动荡24]。非常稳定分层下,剪切与低空急流通常提供了一个动荡比表面摩擦更重要的来源,导致一个倒SBL结构(25]。此外,浅对流在领导和冰穴复杂化ABL流程海冰区(26,27]。因此,数值天气预报(NWP)和气候模型通常有他们最大的错误在SBL [28- - - - - -31日),呼吁更多的分析温度和湿度资料和低级的飞机在北极大气。

北极峡湾通常被复杂的山岳志山脉环绕,山谷,冰川,使气流的动态(32]。在斯瓦尔巴特群岛,一些峡湾是完全被海冰覆盖在冬季和春季的;而其他部分无冰;在后者的表面温度变化很大程度上空间。低层风场是强烈影响当地山岳志(33]。由于复杂的山岳志的联合效应和热峡湾表面的异质性、动态和热力学过程影响ABL的状态是复杂的。几项研究已经解决了边界层和中尺度过程在斯瓦尔巴特群岛地区,包括表层湍流观测(34,35)和ABL结构(36,37)对从卫星观测和建模研究与验证38),研究飞机8,39,无人驾驶飞机40),自动气象站(41),和探空试探42]。什么是迄今为止缺乏全面观察分析温度和湿度反演和低级飞机,基于数据集比以前更广泛的案例研究(8,39]。

我们的研究是出于两个方面。首先,需要更好地理解在峡湾ABL结构来提高数值天气预报和气候模型和提高技能的天气预报员预测近地表条件复杂的影响,现在的操作模式在哪里不是特别可靠的(42]。考虑气候模拟,垂直的风,温度和湿度密切与湍流表面通量,进而控制深水在峡湾形成潜在的深远影响气候系统(43]。第二,一些研究在极地ABL的结构都是基于tethersonde水深点(例如,[17,36,37]),但详细调查的影响测深策略(最重要的是,垂直分辨率和最大高度)的观测数据反演和LLJs仍然缺乏。应对这些需求,我们分析(1)天气尺度流的影响和表面温度和湿度反演条件,(2)天气尺度流的影响,近地表温度,和山岳志LLJs,(3)结果的灵敏度的方法服用tethersonde试探。研究了机载激光器Isfjorden和Kongsfjorden数据的基础上,从三个不同的tethersonde系统操作在2009年的春天。我们已经使用这些数据来验证高分辨率数值模型模拟(441 - 3],但没有解决上述方面。

2。观察

2.1。Tethersonde系统

就是三个类似tethersonde系统(DigiCORA TT12, Vaisala)是在沿海地区2009年3 - 4月的斯瓦尔巴特群岛。朗伊尔城的南部海岸附近的测量Isfjorden在斯瓦尔巴特群岛是由大学中心(uni)和测量在南部海岸的新奥勒松Kongsfjorden塔尔图大学(UT)和阿尔弗雷德韦格纳极地和海洋研究所(AWI)(图1)。的大学tethersonde系统包括一个tethersonde和UT系统的三个tethersondes垂直间隔大约15 m,在系留气球(图2)。大学和UT气球,以一个恒定的速度大约1 m s⁻¹获得垂直的温度、湿度、压力、风速和风向。AWI系统(图2)由六tethersondes,保持恒定的高度,从100米到600米海拔100米的间隔在垂直,记录时间序列。的采样间隔tethersondes改变从1到5秒。tethersonde系统只有在nonprecipitating条件(很轻的降雪除外)与风速小于10米⁻¹。系留气球被提升到厚云也在温度低于大约−25°C。tethersonde传感器技术信息表1。

2.2。测量在Isfjorden

Isfjorden,占地面积3084公里²的斯匹次卑尔根岛,坐落在美国西海岸的斯瓦尔巴群岛的最大岛屿。峡湾是面向西南东北方向,有一个10公里宽口开放海域。测量站点(78°15′N, 15°24′E)位于Isfjorden的南部海岸,距海岸线约30米,有一个安静的over-fjord获取约批准公里在175°宽领域从顺时针西南到东北(图1)。周围的地方移离现场非常复杂,由山上升高度400 - 1100米,峡谷,和冰川。

在Isfjorden tethersonde运动开始于2009年3月29日(天14小时51分钟长度),截至2009年4月5日,(天长度16小时51分钟)。共27个试探。因为测量站点附近的斯瓦尔巴特群岛机场,气球只能操作时,机场被关闭了。操作时间往往局限于早期的早上和下午(图3)。气球总是取消高达云条件下,风速,浮力小(2.5米³气球)允许的。的最大高度试探变化从230年到890米。

塔旁边的测量是由大学tethersonde探空站(约20米除外)。2008年,一个30米塔配备各级气象传感器(34];这里我们应用空气温度和相对湿度的测量(HMP45C Vaisala)在10米的高度,风速、和风向(A100LK W200P,矢量工具)的高度10,15日,25米,以及表面压力(CS100,坎贝尔科学)。此外,净辐射仪(CNR1 Kipp & Zonen)部署来衡量向下和向上的短波和长波辐射通量和声波风速计(CSAT3,坎贝尔科学)在2.7米的高度是应用于测量湍流的显热通量和动量。此外,流行的云计算和海冰条件观察视觉。海冰条件也分析了基于海冰挪威气象研究所产生的图表。测量前的网站,Isfjorden仍然主要是免费的冰,尽管偶尔荷叶冰形成一夜之间。的内在部分峡湾分支满是land-fast冰(图1)。

2.3。测量在Kongsfjorden

Kongsfjorden位于西海岸的斯匹次卑尔根和占地面积大约220公里²。峡湾是面向从西北到东南,有一个10公里宽口开放海域。UT的测量网站(78°56 N′11°51′E)和AWI (78°55′N, 11°55′E)位于南部海岸Kongsfjorden,相距1.4公里(图1)。在测量站点,峡湾大约第4 - 9公里宽的宽140 - 160°部门。当地的山岳志网站非常复杂。

tethersonde测量之间的UT是3月21日(天长度12小时51分钟)和2 2009年4月(天长度16 h 16分钟);共17测深。根据云条件下,风速,7米的浮力³气球,试探的最大高度变化从600年到1500,平均1200米。AWI是3月12日之间的测量(天长度10 h 24分钟)2009年4月和5(天长度17小时13分钟)。系留气球推出只要天气条件适当,并保持在一个固定的高度,只要天气条件和电池容量允许的。在竞选期间,13个人时间序列,每个5到16 h,收集。的AWI tethersonde数据覆盖所有小时的一天而UT试探只有10到19 UTC(图3)。此外,AWI进行常规探空测深在新奥勒松每日11 UTC,与旁边的发射场AWI tethersonde网站。我们也应用这些数据从我们的竞选活动的时期(14探空测深)。

近地表的温度、相对湿度和风力测量10 m气象桅杆AWI,位于AWI探空站约300米。10 m气象桅杆UT,配备风、温度、湿度传感器(Aanderaa有限公司)位于海岸,大约从AWI探空站500米,从UT探空站1公里。在这个位置,向下和向上长波辐射被一对埃普利PIR地面辐射强度计测量,向上和向下短波辐射由一对埃普利PSP日射强度计,和一个声波风速计(Metek USA-1)应用于测量显热通量。云条件观察视觉。海冰覆盖估计基于海冰挪威气象研究所产生的图表。峡湾的内部布满了land-fast冰和该地区向峡湾口部分漂浮的冰(图1)。测量站点,旁边一个紧凑的漂流冰领域占了上风。

3所示。数据和分析方法

只有提升资料的温度、湿度、风向和用于tethersonde数据的分析。然而,抚平了风速下降期间的高估和低估在上升,从风资料都是平均的值。大学的配置文件数据平均每5米保持尽可能好的分辨率。UT的数据平均值三个tethersondes。由于每个tethersonde有限高度测量精度,使用10米平均间隔为UT概要文件。近地表的空气温度和湿度测量海拔最低的是5米,风速和风向从10米的高度。AWI tethersonde时间序列的平均超过10分钟每一层,使770年基于六tethersondes垂直配置文件。天气桅杆测量和近地表测量辐射和湍流通量平均超过30分钟。

风向测量由tethersonde系统遭受系统罗经故障由于极端敏感传感器倾斜附近的磁极。tethersonde提升概要文件之间的差异和天气桅杆风向传感器读数大多是在30°。我们得出的结论是,tethersonde风方向不够准确研究ABL的风,但数据仍能发现,附近的冰川,山脉,或峡湾分支气团流水。

操作分析欧洲中期天气预报中心(ECMWF), 25公里水平分辨率,应用于获取信息在位势高度、风速、风向、温度、温度平流、相对湿度,和特定的湿度在850 hPa压力水平,高于当地的山。空气质量被列为海洋或北极根据风向850 hPa高度。由于大洋斯瓦尔巴特群岛以西的舌头甚至海冰东部和东南部的斯瓦尔巴特群岛,海洋部门被定义为200 - 290°,而另一个风的方向代表了北极。

使用的术语来定义温度反演之前,安德烈亚斯et al。17]。的高度反演的基础和温度反演的基础被立即从水平低于温度反演(图4)。逆温层的顶部是后续级别的温度开始下降。这个级别的高度和温度作为反演的高度和温度的反演。因此,逆温层强度,温度反演深度TID =。确保没有人工反演生成由于测量误差,温度变化的情况下通过反演为0.3°C或更少被忽略了。偶尔发生负面失效的薄层内反演层也被忽视和被认为是在逆温层厚不到十米时,内部温度变化小于0.3°C。一个特定的湿度反演的术语,如特定的湿度反演的基础(在)和顶部反转(在)决心类似地逆温层(图4)。因此,湿度反演力量气=和湿度反演深度QID =。层增加了湿度大于0.02 g公斤⁻¹被视为湿度反演层。(小于10米)的薄层内的湿度降低逆温层被忽略了。

低级的飞机被定义后横梁(15)的水平,有当地的风速最大风速至少2 m s⁻¹高于风速。作为LLJs下降风有关Isfjorden经常发生非常接近表面,风极大值经常发生在观察水平最低的10 m。最大风速的程度定义为飞机核心的高度,与射流核心风速随后的风的高度最低,相应的风速(图4)。LLJ深度被定义为。

4所示。温度和湿度反演

逆序对观察变量期间天气情况。在Kongsfjorden, 850 hPa高度风速范围从0到20米⁻¹,气温28−−12°C,和温度平流−2.9到2.6°C h⁻¹。最常见的是温和的北风(平均速度7.3米⁻¹)和弱冷空气平流(平均−0.3°C h⁻¹)。在Isfjorden, 850 hPa高度风速变化3到10米⁻¹,空气温度从20−−11°C,和温度平流−1.2到0.8°C h⁻¹。

4.1。测深实践的影响

量化的方法对观测到的温度和湿度反演的影响,我们比较同时试探AWI和UT。区分垂直分辨率的影响(UT 10米(见部分3AWI), 100)和最大测深海拔(600 UT - 1500米,600米AWI)在生成不同的观测反演属性,我们还分别计算反演数据的一个子集的最低600 UT数据只包括概要文件(数据来自上层被忽略了)。这个数据子集(以下UT之间的区别_600年数据)和同时AWI试探仅由于垂直分辨率。

最大的相对差异AWI和原始UT数据集,订单的100%,被发现在TID,气,和QID厚反演AWI但UT强反演数据(表2)。TID的差异几乎完全是由于粗AWI垂直分辨率的数据集,在许多高反演是基于表面(UT和UT采样_600年数据给了几乎相同的平均值,展示一个微不足道的影响最大高度)。相反,垂直分辨率和最大高度基本在QID产生差异和七:三个数据集产生了截然不同的平均值(表2)。QID AWI数据产生最大的价值,尽可能多的提高反演是采样基础和独立的反演层表面经常被算作一个。然而,对于气,最大的价值被发现UT数据;AWI数据错过最大湿度发生超过600 m和最低湿度没有发现由于粗糙的垂直分辨率。被探测实践的影响较小,因为温度反演达到高度低于平均湿度反演。UT数据也可以更好的检测风资料的精细结构,导致强LLJs和核心风速(表2)。LLJs发生在最低600米,核心风的差异完全是由于垂直分辨率,但飞机强度也受风力影响最小,这是有时上方600米。

数据集包括四例同时试探tethersondes和AWI探空系统。在两种情况下,探空数据错过了强烈的温度快速下降,发生在100的最低层。使用UT tethersonde数据作为参考,温暖的偏见在探空数据上升了4.5°C。

4.2。基本反演属性

温度和湿度反演统计在表中做了总结3。看着这三个数据集的平均值(大学、犹他和AWI),温度反演基础高度低于湿度反演,但湿度反演是厚,有更高的顶部。温度反演的原因没有达到尽可能高海拔地区湿度反演是绝热冷却;没有类似的机制影响特定的不饱和空气中湿度(tethersondes没有进入云)。温度反演的基础高度低的原因是,雪的表面作为一个散热器:观察到的显热通量从空气雪是90%的时间在Kongsfjorden Isfjorden和93%的时间。基于地表温度反演因此常见,在反演升高的情况下,强制对流很少足够强大来生成一个厚混合层高架下面反演。相反,雪表面很少空气湿度的水槽。观测结果表明,surface-specific湿度(从表面温度计算基于长波辐射数据)超过了air-specific湿度(气象桅杆2 - 10米高)的数据为79%和63%的时间在Isfjorden Kongsfjorden,分别。这样的条件不支持基于地表湿度反演。

气团的意思是概要海洋起源和北极如图5。考虑到温度资料,大学调查显示,海洋气团比北极的暖和得多,但是在海洋温度反演强于北极气团(意思是2.3和1.6°C,职责)。这部分是由于温暖的空气在高海拔和部分原因是表面冷却(平均下来−9°C)在海洋气团的流量超过西部的斯瓦尔巴群岛到达站点。在Kongsfjorden,海洋气团通常是2 - 3°C比北极的暖和。Isfjorden相反,Kongsfjorden数据集(UT和AWI)表示在北极温度反演比海洋气团。这是因为海洋气团进入Kongsfjorden比在Isfjorden冷;他们要么来自北部地区或在斯瓦尔巴特群岛旅行更长的距离。

考虑到湿度资料,UT、AWI和uni数据集所表明,海洋气团都比北极的整个层覆盖的试探(图5 (b))。个人概要文件通常包括染色体倒位升高,但他们的高度不同,因此他们不清楚地出现在平均配置文件。均值资料显示湿度反演正确向上的大气观测高度最低(2到9米),但如前所述,surface-specific湿度通常超过了近地表空气中的价值。

4.3。变量之间的关系

在本节中,我们只考虑的属性最强的每个垂直剖面的反演。首先我们报告最强的统计反演属性之间的关系,也不一定有因果关系。在所有的三个数据集,是本署(相关系数的增加而增加范围从0.48到0.70),但气和QID显著正相关只有AWI数据集()。但数据,有关(),是()和QID ()。最后发现是有趣的:反演基地越高,厚是反转,这表明变化的主导作用的水分含量远高于水面,通常由天气尺度的过程控制。

接下来我们关注潜在的因果关系,研究力量,深度,和基础高度的温度和湿度反演的影响大规模流变量850 hPa高度,山顶之上(风速、空气温度、特定的湿度、相对湿度猕_850年,温度平流和压力水平的高度),以及总云量(太极拳),低云量(LCC), 5米风速()和显热的表面通量(),净辐射(NR),向下太阳辐射(SWR),和向下长波辐射(轻水反应堆)。对地表通量的定义积极。统计上显著的相关性提出了表4,概要总结了变量之间的关系图6。

4.3.1。Isfjorden

平均而言,增加而增加和降低NR,,和RH_850年(表4)。相应的温度反演强劲在高压条件下干燥的空气。TID增加而增加(向下)表面显热通量和减少。气是850 hPa变量和表面压力的影响。大型QID相关低得令人吃惊。这是因为在这种情况下大要么没有湿度反演(海洋气团占领整个常压塔的850 hPa高度)或只有很浅的内部边界层与薄湿度反演生成网站。这是定性与UT Kongsfjorden结果一致,在热风平流QID下降。

我们观察到近地表风速和这之间的正相关关系()和TID ()。一个解释常见的结果是最强和最深的反演与强大的重力测量现场风。虽然强大的近地表的直接影响风力侵蚀倒置,用平流输送冷的下降风加强了反演近地表空气测量站点。

4.3.2。Kongsfjorden

AWI数据集,这和TID与和RH_850年(表4):强大而厚温度反演青睐的温暖,干燥的空气在850 hPa高度。一个低猕_850年压低轻水反应堆,这加强了反演。一个高然而,有两个相互竞争的影响:直接加强反演和增加轻水反应堆,会削弱反演。前效应占主导地位。UT数据,TID强烈影响()与RH也显著_850年和。一个多重线性回归分析45)使用和RH_850年作为变量解释TID高0.88的均方根误差只有30米。值得注意的是变量不包含表面改进回归。参见6为进一步讨论。

在AWI结果,气是当空气最大850 hPa水平是温暖和潮湿的(表4)。UT数据,一个大的气被高的青睐和低成本航空,以及低。一个大的NR和热风平流QID有所下降。风速越强,也就越高和。

4.4。昼夜之间的区别

我们日夜分析之间的差异的基础上AWI数据(图2)。尽管高纬度(小日振幅在太阳天顶角),数据显示明显的昼夜周期下行和上行组件的太阳能辐射,向上长波辐射,表面温度(),,,以及温度和湿度反演的强度和深度(图7;定量数据自然受到粗垂直分辨率)的影响。TID的昼夜周期和QID单独从昼夜周期反转基础高度。我们的观察在白天最多z_qb与白天是定性协议最大的基地低云层的高度观察到在南极海冰(45]。

因果关联因素(负面),白天是RH_850年和。白天TID TIS的增加而增加。晚上,热空气在850 hPa高度倾向于产生强烈的温度和深度反演。这些温暖的空气质量在850 hPa级别通常是接近饱和,表明很小的空气湿度增加可能导致大反转性质的变化。都在日夜,温暖和潮湿的空气在850 hPa级别支持强大的湿度反演。850 hPa白天QID变量没有显著影响,但晚上潮湿的空气在850 hPa级别大型轻水反应堆和温暖和潮湿的表面厚度反演。

4.5。最强的反演

最强的湿度反演在Kongsfjorden观察(0.76克/公斤)在3月20日12时(与热空气(−15°C)流水从西方在850 hPa高度。在前24小时,云层被6 - 8八面体,但中午减少到3个八面体,雪表面冷却了2.7°C,蒸发了。

最强的温度反演Kongsfjorden (10.9°C)被观察到在一个晴朗的夜晚(22日至23日UTC) 3月30日降低了从13到−−8 h 26°C,但还高(−15°C),刚开始减少。在Isfjorden,迄今为止最强的温度和湿度反演(6.5°C g和0.28公斤⁻¹观察、职责)3月30日03-04 UTC,也就是说,在同一天气情况但在Kongsfjorden 19 h比。近地表的空气是温暖和850 hPa气温高2.3和6.0°C,分别比平均值在竞选期间。一些强劲的南风早些时候30-36 h流水温暖,湿润,在斯瓦尔巴特群岛和浑浊的空气。风平静下来的前一天,在3月30日晚,风转向西北,剩下的弱(4米⁻¹在表面和850 hPa水平),而云分数降低了从7三个八面体。0.03年代的ECMWF表示沉降分析⁻¹在850 hPa级别,这可能导致云层的打破。因此,温暖、潮湿的空气在高海拔地区,风力微弱,突破云层生成最优条件强烈的反演。

模型试验的Kilpelainen et al。44]表明,这种反演在温暖的空气质量是特别具有挑战性的天气(WRF)模型研究和预测。温暖的时期从27日到3月31日,模拟温度递减率的资料基本上都是稍微稳定−−5公里8°C⁻¹从表面到850 hPa高度,只是偶尔打断了虚弱,瘦倒置。当最大温度和湿度反演观察Isfjorden,建模反演的优势只有0.3°C g和0.04公斤⁻¹。163温度反演在竞选中被观察到,但是只有80是模拟的,这,TID,气通常低估了(44]。

5。低级的飞机

5.1。概述风力条件

由于tethersonde系统部分中描述的局限性2.1,观察到的风速在峡湾大多是弱或中等。Isfjorden,表面附近的主要风向是来自东南两个及以上温度反演。LLJs Isfjorden被分为两组。第1组由15例与射流核心风向130至240°和射流核心低于100米。这些飞机是由重力流从Plataberget(图1)。第二组包括三个例射流核心风方向280至340°。这些LLJs的起源尚不清楚。以后我们只分析组1 LLJs。

Kongsfjorden,上面的表面风方向变量,但风近地表温度反演通常是东风或往东南。LLJs AWI的所有数据和13的15 LLJs UT数据、核心风的方向是往东南;我们解释飞机所产生的重力流从Kongsvegen冰川(图1中,41])。总结了LLJ统计数据表5。没有检测到昼夜循环从LLJ属性(,和)。

5.2。变量与低空急流的属性

在Isfjorden,大时,空气温暖(图8)从表面到反演,气压很低,850 hPa流很软弱。在Kongsfjorden,结果非常不同于Isfjorden(图8):与近地表空气温度大,负相关(但数据)。高LLJs Kongsfjorden也与热风平流有关;平流越大,射流核心越高(但数据)。

我们解释不同的结果如下。在Isfjorden LLJs核心低于120米的高度,并与从Plataberget重力流。探空站的近地表气温观测特征温度下降流的海岸。峡湾是无冰常数表面温度约−1.8°C,在峡湾,空气因此加热通过湍流通量。因此,寒冷的空气流动下坡的,接近于表面(图8)。在Kongsfjorden,然而,前面的峡湾观测站点被冻结。因为(a)绝热变暖的重力流和(b)更强的分层平面海冰比斜率(重力流复杂近地表空气),冷空气池上方的重力流是海冰和平坦的网站。这个解释是由观察和模型结果Wahlenbergfjorden,斯瓦尔巴特群岛(35南极(),46,47),而中间纬度山谷(48]。还支持上述的事实Kongsfjorden UT数据集LLJ核心总是高于逆温层最高但Isfjorden LLJ核心更通常比上面下面反演前。热风平流的作用提升LLJ核心是依照以上;当自由大气的热空气质量满足山地冰川或斜坡上,他们与重力流混合,增加它的温度,有利于解除上述流动的冷空气池山谷底部(平流在850 hPa高度的水平大约是平流的上层部分Kongsvegen冰川(800米)和周围的山(1260米)。图9示意图说明了机制。

在Isfjorden LLJ核心风速强温度反演深度时,地表净辐射是负数,云少。在AWI Kongsfjorden数据集,增加而增加和减少LCC。因此,相关因素分层支持一个强大的稳定在这两个峡湾。核心风速没有,然而,与当地的分层测量网站(表示在近地表理查森数或稳定性参数,在哪里是Obukhov长度)。这是因为下吹的风是由于生成稳定分层在倾斜的表面,但随着风速的增加,当地分层减少是由于风致混合(47],Obukhov长度并不是一个有关边坡稳定性参数,在动荡主要是由LLJ [49,50]。

由于风向测量中存在的问题,tethersonde数据不允许研究代LLJs定向剪切的作用,但AWI探空测深数据证明这种效果的重要性。在5的14探空测深在竞选期间,飞机发生在相同的高度和一个了不起的(> 90°)风向的变化。在四个五个案例中,最强的风是往东南(90 - 130°),指示的气团起源Kongswegen冰川(图1)。因此,定向剪切与冷空气上方的下降风解除池。天气尺度斜压性、计算的基础上热风ECMWF的分析,没有导致观察LLJs的生成。

6。讨论

同时调查与实践产生了不同的温度和特定的湿度反演的结果以及LLJs。这种敏感性分析似乎没有发表之前,尽管俘虏气球已经应用于气象研究自1800年代以来51自1970年代以来)与系统与我们的(52]。同时AWI和UT试探Kongsfjorden TID显示差异的100%,QID,气,与厚反演AWI数据但强大的UT数据,证明高垂直分辨率的重要性。反过来,探空探测数据,包括接近表面的大错误。除了测量方法,反演参数的实际值依赖的定义,不同的文学。结果Serreze et al。1斯瓦尔巴特群岛地区,主要是基于无线电探空仪测深在Barentsburg Isfjorden的南部海岸(图1),这与我们的观察。Serreze et al。1)显示,然而,TID大约450在4 - 6月我们的研究区域,这是远远高于我们的数据显示。一个潜在的解释是,无线电探空仪测深探测弱反演海拔高于tethersonde达成,这些被认为是近地表反演的一部分(如果两个反演层由一层厚小于100米,Serreze et al。1嵌入式这个中间层在整个逆温层)。

强度、深度和温度和湿度反演的基础高度是彼此相关的。一般来说,强大的逆序对深,他们的基础在一个较高的高度。气,在这两个峡湾,TIS, TID和QID受到环境的影响都在当地的表面和在850 hPa压力级别,后者更重要特征的大规模流动的影响在斯瓦尔巴特群岛。一般来说,干燥的空气在850 hPa高度青睐强劲,但薄温度反演,和温暖的空气在850 hPa高度青睐强烈湿度反演。考虑个人的情况下,最大的是气在Isfjorden和Kongsfjorden观察的条件比起平均温度在850 hPa高度在竞选期间空气。Kilpelainen et al。44]表明,这样的数值模型的反演是一个挑战,和我们的分析建议的原因:当空气质量是温暖和云层破裂,强大的反演是通过表面冷却快速生成。这些云层的变化很难被复制模型(53]。

当地辐射通量在雪面没有主导反演属性(表4)。特别是,向下长波辐射没有显著作用的数据集。这是可以理解的,因为(a)反转强度和深度对表面的累积效应迫使气团轨迹,和辐射通量测量峡湾海岸很少代表大型表面条件的轨迹,并通过云的影响,(b)的异常下降的太阳能和长波辐射补偿对方。因此,净辐射对反演属性(表有更多的影响4)。在近地表变量中,风速是影响反演的最重要属性:是,,和Kongsfjorden。混合由于强烈的近地表风有效侵蚀逆温层,导致弱和高架反演。但是请注意,在Isfjorden海岸,最强的和最深的反演近地表重力流强劲,这加强了反演用平流输送冷气。

我们发现强有力的反演属性和850 hPa变量之间的相关性。从多元回归与最强的一个结果和RH_850年作为解释变量TID屈服。除了基本的了解影响反演的因素,这种关系可能有一定的适用性。例如,许多测量空气化学和气溶胶经常在斯瓦尔巴特群岛,在ABL和信息结构对数据的解释很重要(54]。考虑短期预测,TID可以从操作的输出数值诊断模型,但目前分辨率最高的斯瓦尔巴特群岛是应用于操作NWP模型4和8公里,这让他们很容易错误与一个复杂的峡湾山岳志(42]。产品850 hPa变量的模型,然而,更可靠55];通过建立实证与反演属性的关系,他们可以提供一个有用的工具来预测反演属性。然而,这需要进一步的研究。

7所示。结论

我们提出了一个独特的tethersonde测深数据从两个斯瓦尔巴特群岛海湾。然而,我们注意到,由于限制探测活动由于天气条件和航空安全规则,获得的结果不代表完整的统计活动期间的天气条件,只是一个选择的子集。该研究最重要的发现如下。(我)tethersonde测深实践高垂直分辨率强近地表反演至关重要,因为它允许检测和低级飞机,不被探空试探。(2)温度和湿度反演的属性在斯瓦尔巴特群岛海湾在早春强烈影响天气尺度天气条件在山脉之上。(3)最强的个人观察温度和湿度反演在温暖和潮湿的空气(在特定的湿度)的感觉。不过,总体而言,温度反演的强度和深度增加而降低相对湿度在850 hPa高度。(iv)虽然温度反演通常由辐射冷却产生的表面,在我们的数据向下长波辐射测量探测站点没有与反转强度、深度、高度和基础。(v)湿度反演频繁发生的温度快速下降,但平均湿度反演(a)有一个较大的基础高度和(b)比温度反演更厚。这是由于(a)的角色雪表面作为热沉,但通常不是水分,和(b)绝热冷却减少温度反演的影响深度。(vi)在冰雪覆盖的Kongsfjorden射流核心位于最高近地表空气冷时:飞机被取消在冷空气池在峡湾和相关的逆温层。海岸的无冰Isfjorden、喷气核心位置较低,通常低于反演前,核心的高度最高的温暖的空气。

确认

Kongsfjorden,田野调查的新奥勒松是支持的欧洲北极环境研究中心(ARCFAC)和教育部的目标SF0180049s09资助项目和研究爱沙尼亚共和国,和数据分析欧盟第六框架计划项目达摩克利斯格兰特(18509)。特别是,作者感谢主席Jurgen Graeser和马库斯·舒马赫的贡献在田间工作,和创造者Lupkes,安妮·山特维克和三个匿名评论者的建设性的评论。