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青藏高原大气低频振荡与高原低涡的发生发展

王鑫  
【摘要】: 利用1980-2004年的中国地区历史天气图、大气探空资料、逐日降雨量资料和ECMWF逐日再分析资料,使用多种统计、诊断方法,首先对近二十多年高原低涡的基本活动特征进行了统计,并在此基础上分析了高原低涡发生年际变化的成因;随后分析了青藏高原大气低频振荡基本特征及其年际变化;最后分析了高原低涡群发的成因以及高原大气低频振荡的可能作用。研究结果表明: (1)近25年高原低涡的发生频次具有明显的年代际、年际和季节内变化,90年代以后低涡出现频次较之80年代有下降趋势,7月份是夏季高原低涡的活跃期。产生高原低涡的源地有四个:申扎-改则之间、那曲东北部地区、德格东北部和松潘附近。其中那曲东北部是产生高原低涡的强高频中心,产生高原低涡的高频中心存在月季变化。移出高原的高原低涡主要有四个涡源:那曲东北部、曲麻莱地区、德格附近和玛沁附近。高原低涡形成后,大多在源地附近维持12-24个小时,随后减弱消亡,移动路径主要有东北、东南和东向三条。其中向东北方移动的低涡最多。高原低涡移出高原后的移动路径多数是向东的,其次才向东北、东南移动。高原低涡移出高原时主要有两条路径:一条为东北路径,主要移向河西、宁夏和黄土高原一带;另一条是东南路径,主要移向四川盆地附近,其中,移向黄土高原的低涡最多。移出高原的低涡表现出明显的年际变化和季节内变化特征,高原低涡移出高原后,多数在12小时内减弱消亡,有些可持续60小时,极少数能存活100小时以上,最长可达192小时。高原低涡在高原上初生时,暖性涡比斜压涡多近两倍。移出高原后12小时内以斜压涡居多。近25年低涡活动统计结果与前人研究结果(主要是拉萨会战组)相比,在低涡发生源地、发生频数、移向、性质、移出高原的低涡涡源等方面均存在明显的差异。 (2)高原低涡发生多(少)对应高原地区降水偏多(少)。高原低涡发生偏多(少)年,500hPa伊朗高压偏强(弱)、偏北(南),西太平副热带高压偏强(弱)、偏南(北)、偏西(东),印度季风低压偏弱(强),中高纬为西高东低(平直西风气流)的形势,高原南部为槽、北部为脊(高原东部为小高压),100hPa上南亚高压偏强(弱)。在高原南面形成异常的西南风(偏东风),高原北面为异常偏东风(偏西风),高原低层正(负)涡度增强,辐合加强(减弱),高原高层辐散加强(减弱),高原水汽含量多(少),有异常强的上升(下沉)运动,这些因素都有利于(不利于)高原低涡发生。可以初步认为大气环流异常是造成低涡年际变化的主要因素。 (3)高原地区大气存在显著的30-50低频振荡。位势高度场上存在两条显著的遥相关波列,即,青藏高原(+)-欧洲(-)-北大西洋(+)-北美(-)型;青藏高原(+)-我国东北(-)-阿拉斯加北部(+)-北美(-)型。高原地区存在明显的低频气旋和反气旋系统活动,并交替出现,低频系统在高原东南部出现后,在高原上边振荡边向高原西北方向移动。高原地区低频振荡在垂直方向表现为较强的正压性,是大气低频振荡在低纬斜压结构向高纬正压结构的过渡区。高原地区存在由南亚地区北传和高纬地区南传的低频纬向风,低频纬向风的纬向传播并不明显;高原上可产生低频振荡,但不容易传出高原,高原基本上是低频纬向风振荡的汇区。高原地区低频振荡存在明显的年际差异,遥相关波列在某些年份并不存在;低频振荡的正压性年际间有明显的区域差异;纬向和经向传播均存在明显的差异。 (4)高原低涡在季节内具有明显群发和间歇的特点,高原低涡的群发期对应着高原上降水偏多。低涡群发期发生频数明显低于间歇期,间歇期发生天数长于群发期,低涡群发期主要发生在6、7月份。高原低涡群发期(间歇期)的环流特征与低涡发生多(少)年时相似。当大气环流调整,使高原南部为强的西南风,北部为弱的偏北、偏东风,高原上200hPa为强的辐散气流时,地面有辐合气流,大量水汽辐合上升并凝结释放潜热加热高层大气,这样有利于维持并加强高层强的辐散气流,由于质量补偿,高层的辐散又引起低层的辐合和上升运动,低层的辐合使气旋性环流得以维持和加强。通过这样一个正反馈机制,可使高原低涡维持或不断的发生,导致低涡群发。反之,在高原南面没有强的西风,北面没有偏东气流,高层辐散较弱,高原地区没有水汽辐合时,容易形成低涡的间歇期。 (5)高原低涡群发期处于高原地区西风低频振荡正位相的关系具有较为普遍的意义。低频西风振荡影响高原低涡群发的可能原因是,高原地区西风低频振荡具有南、北反位相的特征,这种低频结构将使高原中、南部的西风低频振荡处于正位相时,北面的西风低频振荡处于负位相,使高原南面西风加强,北面西风减弱,在高原上激发出异常的正涡度环流,有利于低涡群发。


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