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《南京信息工程大学》 2005年
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青藏高原正涡度源的形成及其对中国东部梅雨的影响

王慧  
【摘要】:利用1948-2003年NCEP逐日再分析数据及2003年6-7月3-6小时实际观测和NCEP再分析资料,对青藏高原正涡度源的形成机制、正涡度的向东输送、高原涡的结构和演变特征、涡度和能量收支、对中国东部梅雨强降水的影响进行了观测事实分析、诊断和数值研究,得到以下主要结论: 夏季高原主体上存在一个持续的正涡度涡源和向下游中国东部的输送带。梅雨季节一个个东移到长江中下游的正涡度中心,与梅雨暴雨过程几乎是一一对应的关系。由于高原涡大部分在移出高原后下沉减弱消失,正涡度中心却仍继续东移,因此比高原涡的东移更有意义。 夏季高原成为正涡度中心源地,原因至少有两个:高层西风带扰动和高原加热。当西风带扰动靠近高原,高原逐渐进入其影响范围,高层位涡扰动与低层位温扰动的相互正反馈促使高原气旋性环流的发展。与Hoskins用位涡思想来阐述高层正位涡异常与低层气旋的正反馈作用不同的是,夏季高原本身是巨大的热源,这种加热甚至比暖平流加热还强;高原上经常出现“超干绝热”现象,这将使得高原上的气旋性环流加强幅度比其他情况下更大;由于高原地形的抬高使得从高原到上层扰动的气层厚度小于Rossby穿透高度H_R=fL/N(~10km)。这些特点使:①高层如300hPa上的西风带扰动的影响力很容易到达高原近地层;②上下层很强的相互作用;③由于在高原以外地区热力动力条件改变,正涡度源地受地形限制在高原范围内。 高原涡是高原正涡度中心的一种典型系统。高原涡到高原东侧后,如果涡柱叠加在其诱生涡柱上,及自身涡柱合并,涡柱增强。当远离高原时涡柱重新分离,迅速减弱。但由于高层西风带扰动靠近,高层出现正涡度中心。高空扰动的作用使低涡维持正涡度强度,并能在继续东移中重新发展为低涡。 对高原涡过程的非绝热加热的计算得到,当低涡在高原西部产生时,气柱内的感热加热比潜热加热超前,当低涡发展东移后,涡柱的非绝热加热显著加热,其中潜热的作用有很大贡献。当低涡远离高原后,非绝热加热减弱。数值试验发现,感热通量、潜热释放对低涡的生成起决定作用。向上的地面潜热通量对移动到高原东部的高原涡有较大正影响。 对高原涡生命期中几个阶段的涡度和能量收支的研究发现,高原自身的热力、动力作用使气柱膨胀,产生上升运动,及产生的对涡动量的垂直输送和低、中层辐合,产生有效位能并向涡动动能转化,平均动能向涡动动能的转换。高层西风带扰动以涡前高层辐散,高层涡度水平平流,涡动动能的水平通量散度等形式影响着高原涡的生成发展和维持。 高原正涡度中心东移以三种形式影响下游的梅雨。a,当高原涡在高原上时,通过对下游的形势调整使华西反气旋(脊)迅速削弱,长江以南重新恢复西南气流。南海水汽的输送带和高原东侧水汽输送带建立,在高原涡形成后24-36小时内梅雨带可以再次在长江中下游形成;b,高原涡柱下高原后分裂,分离的一个正涡度中心与浅槽沿约35°N纬线东移,与此时已经在长江中下游重新建立的切变线和梅雨带形成“西槽东切”,在高原涡生成后48-60小时形成梅雨期一个暴雨集中时段;c,高原涡远离高原后减弱,可能再生成低涡或逐渐蜕变成短波槽,东移中缓慢南压,在高原涡形成后72-84小时激发出梅雨带上一次暴雨时段。
【学位授予单位】:南京信息工程大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:P461

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