湿C矢量及其应用

C矢量(C)是Q矢量(Q)在三维空间中的延伸,表征了三维非地转运动。然而,C是基于地转风近似和绝热条件得到的,不包含大气运动的非绝热加热信息。大气中的降水及其影响天气系统往往与大气凝结潜热释放所产生的非绝热效应有关。从β平面下的p坐标系大气原始方程组出发,考虑大气非绝热效应,推导湿C矢量(C*),揭示C*的物理意义。利用ERA5再分析资料和高原低涡数据集,通过C*诊断青藏高原低涡(简称“高原涡”)个例形成、发展和移动过程,并与C的诊断结果进行对比以证实C*的应用价值。结果表明,相较于Q和C,C*包含更全面的非地转运动信息,在诊断中具有优势。C*的水平分量(Chor*)表征了热成风非平衡和非绝热加热作用产生的次级环流,能更好地解释高原涡移动方向改变的原因;C*的垂直分量(Cp*)恢复了被Q丢失的非地转运动信息,描述了地转非平衡产生的水平非地转运动,其负值中心表征高原涡中心的位置,且对高原涡发展具有一定的预示作用。此外,Chor*和Cp*的相对大小还表明高原涡存在显著的斜压性。

高原低涡客观识别方法及其初步应用

利用2009年NCEP/NCAR再分析资料讨论了再分析资料在分析青藏高原(下称高原)低涡识别中的应用,利用天气学和计算几何学知识,根据高度场和风场资料定义了闭合低涡、面积、连续、区域、垂直结构及气旋性旋转等高原低涡的识别标准,讨论了高原低涡的客观识别方法;利用低涡中心位势高度值与环境高度场平均高度值定义了新的高原低涡强度指数;利用最大移动距离判定和最小环境气流—低涡移动矢量差相结合的连接高原低涡连续移动路径。结果共识别出53个低涡,对低涡的源地、季节差异、强度、持续时间和路径进行了分析;对客观识别结果与2009年高原低涡年鉴进行了对比,除了环流转换季节4月和10月外,两者的低涡个数较为一致;客观识别结果的低涡生成位置较年鉴结果偏西,低涡活动路径更为细致。该识别方法可以实现客观、定量地分析高原低涡的活动特征;与以往高原低涡天气图的分析方法相比,客观识别方法可以减轻分析高原低涡的工作量。