青藏高原低涡形成、发展和东移影响下游暴雨天气个例的位涡分析

2016年6月28日至7月1日在我国副热带地区发生了一次青藏高原低涡形成、发展及东传引发长江中下游地区暴雨天气的过程。本文利用MERRA2(Modern-Era Retrospective analysis for Research and Applications)再分析资料和TRMM(Tropical Rainfall Measurement Mission)降水资料对该过程进行位涡诊断分析。结果表明,夏季青藏高原地表加热具有强烈的日变化。高原地表加热由白天感热加热源到夜间辐射冷却源的转变直接影响高原上空非绝热加热率的垂直梯度,使高原近地层白天有位涡耗散,夜间有位涡制造,呈现明显的昼夜循环。当夜间的位涡制造异常强,以至不为白天的耗散所抵消时,通常位涡制造的昼夜循环被破坏,高原低涡形成,低涡周围随之出现降水。当低涡中心移动至高原东部时,中心附近伴随有强烈的降水,显著的凝结潜热加热使位涡中心增强,高原低涡进一步发展。随着低涡系统继续向东移出高原,长江中下游地区中高层出现位涡平流随高度增加的大尺度动力背景,上升运动发展,最终导致强降水发生。

4～5月南亚高压建立早晚年份环流差异及其可能成因

利用1979~2008年NCEP/NCAR逐日再分析资料和向外长波辐射(OLR)资料分析了4~5月南亚高压在中南半岛上空建立早晚年份的环流差异及可能机理。发现南亚高压建立早晚年,对流层高低层环流形势存在显著差异:在对流层高层,偏早年,菲律宾群岛以东洋面上空反气旋环流中心西移速度快,建立完成后,中南半岛上空南亚高压反气旋环流东西范围较宽,整个建立过程时间较长;偏晚年,建立开始前西太平洋上空无闭合的反气旋性环流中心,建立完成后,中南半岛上空南亚高压反气旋环流东西范围较窄,整个建立过程时间较短;在对流层低层,南亚高压建立早晚年风场和海平面气压场都呈现反相的分布形势,与之相联系的Walker环流强度也存在明显差异。中南半岛上空反气旋环流中心生成早晚与中南半岛地区对流建立发展关系密切,当中南半岛地区对流建立发展早时,中南半岛上空反气旋环流中心生成早;反之对流建立发展晚时,中南半岛上空反气旋环流中心生成晚,且中南半岛对流活跃稍早于南亚高压在该地区建立。菲律宾群岛以东洋面上空反气旋环流中心的西移快慢及有无闭合环流中心出现受该区域上空的上升运动和大气非绝热加热作用影响。当菲律宾群岛以东洋面上空的反气旋环流中心西移稳定至130°~145°E这一区域后,非绝热加热的垂直变化对该环流中心的维持及消亡起主要作用。由于前期冬春季节热带太平洋海温的异常分布,引起了后期Walker环流的强弱变化,进而影响了中南半岛至菲律宾群岛以东洋面上空的大气热力状况及上升运动,最终导致南亚高压建立期间环流的演变差异。

春末夏初南亚高压活动与青藏高原及周边热力强迫的关系

利用1983—2012年NCEP/NCAR逐日再分析资料,探讨了5—6月南亚高压移上青藏高原的环流场的气候平均特征及其与青藏高原及邻近地区大气加热场的关系。结果表明:南亚高压从中南半岛北部向西北方向移动并于第33候移上青藏高原,恰好与高原南坡成为亚洲南部主要热源中心的时间相一致,且高原南坡整层积分的大气视热源增加速度远快于孟加拉湾以南至中南半岛,这可能是南亚高压移上高原的原因之一。同时采用简化后的全型垂直涡度方程分析加热场和环流场的关系,发现相对涡度平流项和地转涡度平流项有利于南亚高压向西移动,非绝热加热垂直变化项有利于南亚高压向北移动,三项共同作用促使南亚高压向西北移动移上高原。