不同类型九龙涡的水汽输送与热力结构特征的对比分析

应用1989~2018年6~8月ERA-interim再分析资料,在西南涡之九龙涡新定义的基础上,通过观测、诊断、合成分析,深入研究了川西高原涡源子区域1和子区域2源地型、偏东型、东北型、偏南型九龙涡的水汽输送、热力特征及其变化。结果表明:(1)夏季九龙涡水汽主要来源于印度洋,受多尺度系统协同作用影响,源地型、偏东型、东北型生成区主要为西南水汽输送,偏南型则为西北水汽输送。伴随九龙涡生成,生成区水汽辐合逐渐加强,结束时次,移动型九龙涡在对应的移动方向下游具有异常的水汽通量辐合。(2)九龙涡涡区主要为热量消耗,其中源地型九龙涡热量消耗较大且无充足补给成为其消亡的原因之一,初生时次低层(高层)水汽消耗(增加),但发展后均为消耗;子区域1(子区域2)下垫面、环流影响复杂(简单),视热源、视水汽汇项垂直分布多样(单一),具有多个(一个)极值中心;辐射冷却和小尺度涡旋垂直输送可使视热源项中心高于视水汽汇项中心。(3)九龙涡的视热源、视水汽汇的大值区主要位于低涡东北部,且视水汽汇强于视热源,分别对应低涡强对流区和强夜发性;移动型的视热源和视水汽汇分布及变化一般都强于源地型,其中,子区域1的东北型、偏南型始终保持较强分布,子区域2的移动型和源地型初生时次差异不大,结束时次东北型显著增强。(4)源地型低涡的消亡最先表现为视水汽汇在低涡外围的减弱,而偏东型、东北型则在移动方向扩展、增强,形成视热源、水汽汇大值区,分别预示着九龙涡的减弱消亡和发展移动;偏南型西南侧有一热源大值系统,可能成为其偏南移出的外强迫因素。综上,区域和环境水汽、大气热力条件等异常变化与九龙涡演变密切相关,两者可能是九龙涡生成、消亡、发展、移动的重要原因。

西南涡之九龙涡的三维环流和动力结构特征

西南涡之九龙涡受多尺度过程影响,结构复杂多变。为了研究九龙涡的三维结构气候特征,利用ERA-interim再分析资料,在对九龙涡生成区合理细分为子区域1和子区域2的基础上,通过观测统计、合成分析、物理诊断等方法,细致深入地研究了1989-2018年夏季未移动的源地型和移动的偏东型、东北型、偏南型4类九龙涡的三维环流、动力结构特征。结果表明:(1)30年夏季共产生249例九龙涡,其中,源地型占75.5%、偏东型占13.7%、东北型占7.2%、偏南型占3.6%,4类九龙涡具有不同的局地高频生成中心,九龙涡主要沿其生成区及附近上空500 hPa主导风场的方向移动;九龙涡总数、4种类型个数子区域1都显著多于子区域2,且子区域1的九龙涡比子区域2的更容易向东北、偏南方向移出,但两子区域九龙涡向东方向移动的机率基本相同。(2)九龙涡水平尺度子区域1为300~500 km、子区域2为200~400 km;九龙涡上空温度为"下暖上冷"异常分布,暖层深厚,可达200 hPa以上,低层高度负异常区浅薄,最高仅到500 hPa,正涡度伸展较为深厚,可达500 hPa以上,且低层有向东扩展特征。子区域1九龙涡上空高度正异常区垂直向北倾斜明显,子区域2九龙涡上空温度正异常区垂直向南倾斜,且其强度、范围都大于子区域1;移动型九龙涡正涡度伸展厚度大于未移动型。(3)九龙涡强对流区沿中心多呈不对称偏东和偏北分布;源地型和偏东型在子区域1对流发展较弱,但在子区域2对流发展较强;九龙涡辐合辐散结构与对流相对应,对流越旺盛,其低层辐合、高层辐散越强烈。(4)不同区域、路径九龙涡的结构及演变具有明显差异性,这依赖于不同局地地形、运动方式、发展阶段下的不同物理特性,是在青藏高原以北的西风带、以东的副热带、以南的热带不同纬度大气耦合影响下,不同地形与环流多尺度相互作用的结果。