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user: 5. fnl再分析资料特征分析 NCEP/NCAR再分析资料FNL 1˚ × 1˚，每6 h一次(0 h，6 h，12 h，18 h)，在2020年4月22日的降水过程中，16时03分~19时01分的时段降水最大，所以利用FNL 1˚ × 1˚的18 h的资料进行分析。主要研究各高度层(1000 hPa、925 hPa、850 hPa、500 hPa和300 hPa)空间结构的相对湿度、温度、风场、涡度场、位势高度等等影响，还分析了最大风层、对流层、对流有效位能、云水、可降水等物理量场。 5.1. 降水过程特征分析 分析22日18时，各层(1000 hPa、925 hPa、850 hPa、500 hPa和300 hPa)空间结构的湿度、温度、风速、涡度场和高度等要素的物理量场。 5.1.1. 高度1000hPa层分析 RHprs1000 (Relative Humidity， pressure = 1000 hPa [%])海南岛的相对湿度在75%~90%之间，如图4(a)所示。 TMPprs1000 (Temperature， pressure = 1000 hPa [℃])海南岛的温度在24℃~25℃之间，在西北方向的海面上有冷空气，温度低于20℃，温度梯度增加方向为西北向东南，如图4(b)所示。 图4. 高度1000 hPa层分析。(a) 相对湿度；(b) 温度；(c) 风速；(d) 涡度 UGRD_VGRDprs1000 (U-V of Wind， pressure = 1000 hPa [m/s])海南岛的中西部风速度较低，在0.2~1.4 m/s之间；北部、南部风速较高，达到7.9~10.3 m/s间；全岛风向为东风，如图4(c)所示。 ABSVprs1000(Absolute Vorticity，pressure=1000hPa [1/s])海南岛的西北部海面处于正涡度区，中心值19.4 [10 −5 1/s]；正涡度区在岛上的为4.6~11.4 [10 −5 1/s]之间，如图4(d)所示。 HGTprs1000 (Geopotential Height， pressure = 1000 hPa [m])海南岛的位势高度在11~12 m之间。 5.1.2. 高度925 hPa层分析 RHprs925海南岛的相对湿度在84%~94%之间，如图5(a)所示。 图5. 高度925 hPa层分析。(a) 相对湿度；(b) 温度；(c) 风速；(d) 涡度 TMPprs925海南岛的温度在19℃~21℃之间，温度等值线为西北向东南向，如图5(b)所示。 UGRD_VGRDprs925海南岛的西部风速较低，在0.3 m/s之间；其余的风速较高，在3.6~7.8 m/s之间；全岛风向为东南风，如图5(c)所示。 ABSVprs925海南岛的西北部海面的正涡度区南伸，中心值23.3 [10 −5 1/s]；正涡度区在岛上的为5.3~11.9 [10 −5 1/s]之间；在西部有负涡度，中心值−13.6 [10 −5 1/s]，负涡度区在岛上的为−6.5~−2.1 [10 −5 1/s]之间，如图5(d)所示。 HGTprs925海南岛的位势高度在79~80 m之间。 5.1.3. 高度850 hPa层分析 RHprs850海南岛的北部相对湿度较高，在60%~89%之间；中部相对湿度在52%~59%之间；南部相对湿度较低，在40%~54%之间，如图6(a)所示。 TMPprs850海南岛的温度在16℃~20℃之间，温度梯度为西北东南向，如图6(b)所示。 UGRD_VGRDprs850海南岛的风速较低，在0.08~1.8 m/s之间；全岛风向为南风，如图6(c)所示。 ABSVprs850海南岛的西北部海面的正涡度区东南延伸，中心值13.4 [10 −5 1/s]；正涡度区在岛上的为3.6~6.1 [10 −5 1/s]之间；在西部有负涡度向东延伸，中心值1.8 [10 −5 1/s]，负涡度区到岛的中部；在岛的东北部有有一个很小的负涡度，如图6(d)所示。 HGTprs850海南岛的位势高度在1524~1527 m之间。 图6. 高度850 hPa层分析。(a) 相对湿度；(b) 温度；(c) 风速；(d) 涡度 5.1.4. 高度500 hPa层分析 RHprs500海南岛的北部、中部相对湿度较高，在57%~75%之间；南部相对湿度较低，在26%~40%之间，如图7(a)所示。 TMPprs500海南岛的温度在−6℃~−5℃之间，如图7(b)所示。 UGRD_VGRDprs500海南岛的北部、中部风速较高，在8.4~14.4 m/s之间；南部风速较低，在6.4~6.9 m/s之间；全岛风向为偏西风，如图7(c)所示。 ABSVprs500海南岛的西北部海面的正涡度区在岛上的为0.1~1.9 [10 −5 1/s]之间；东部、西部的负涡度影响减少，如图7(d)所示。 HGTprs500海南岛的位势高度在5891~5901 m之间。 图7. 高度500 hPa层分析。(a) 相对湿度；(b) 温度；(c) 风速；(d) 涡度 5.1.5. 高度300 hPa层分析 RHprs300海南岛的东南相对湿度较低，在57%~69%间；其余的相对湿度较高，达到97%~100%之间，如图8(a)所示。 图8. 高度300 hPa层分析。(a) 相对湿度；(b) 温度；(c) 风速；(d) 涡度 TMPprs300海南岛的温度在−32℃~−31℃之间，如图8(b)所示。 UGRD_VGRDprs300海南岛的北部风速较高，在14.8~19.4 m/s之间；中部、南部风速在9.0~12.1 m/s之间；全岛风向为西南风，如图8(c)所示。 ABSVprs300海南岛的东南部的正涡度区在岛上的为1.1~9.1 [10 −5 1/s]之间，西北部的正涡度区影响减少；东北部的负涡度在岛上的为−1.9 [10 −5 1/s]、西南部的负涡度在岛上的为−2.9~−1.8 [10 −5 1/s]之间，如图8(d)所示。 HGTprs300海南岛的位势高度在9691~9706 m之间。 5.2. 最大风和对流风及其对应的温度和高度分析 5.2.1. 最大风及其对应的温度和高度 22日18时，UGRD_VGRDmwl (max wind U-V of Wind [m/s])海南岛的最大风为西南风，风速在22~27 m/s之间，如图9(a)所示；此时，TMPmwl (max wind Temperature [℃])海南岛的最大风温度在−65℃~−59℃之间，温度北低南高，如图9(b)所示；HGTmwl (max wind Geopotential Height [gpm])海南岛的最大风位势高度在13，280~13，947 m之间。 图9. (a) 最大风；(b) 温度 5.2.2. 对流风及其对应的温度和高度 22日18时，UGRD_VGRDtrop(tropopause U-V of Wind [m/s])海南岛的对流风为西到西南风，风速在7~16 m/s之间，如图10(a)所示；TMPtrop(tropopause Temperature [℃])海南岛的对流风温度在−78℃~−77℃之间，如图10(b)所示；HGTtrop (tropopause Geopotential Height [gpm])海南岛的对流风位势高度在16，080~17，264 m之间。 图10. (a) 对流风；(b) 温度 5.2.3. 对流有效位能、对流冰点位势高度、柱体云水和柱体可降水量分析 22日18时，CAPEsfc(Convective Available Potential Energy [J/kg])海南岛的对流有效位能在海南岛的南部较高，在1377~1650 J/kg之间；西部在365~716 J/kg之间；北部较低，在270~284 J/kg之间。为云带降水的发生提供了能量，如图11(a)所示。 图11. 要素分析。(a) 对流有效位能；(b) 对流冰点位势高度；(c) 柱体云水；(d) 柱体可降水量 HGTtop0C (highest tropospheric freezing level Geopotential Height [gpm])海南岛的对流冰点位势高度在4826~4988 m之间，如图11(b)所示。 CWATclm(Cloud Water [kg/m 2 ])对应雷达回波的整个柱体云水为0.06 kg/m 2 ，如图11(c)所示。 pwatclm(Precipitable Water [kg/m 2 ])对应雷达回波的整个柱体可降水量为45.9~54.1 kg/m 2 之间，如图11(d)所示。当大气可降水量达到某一阈值时将出现降水，其表示整层大气在饱和状态下容纳的最大水汽量，大气必须达到一定层次的饱和才能成云致雨。