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青藏高原低涡是夏季青藏高原地区特有的天气系统,它的东移常常引起高原邻近地区的降水,甚至造成高原东部我国更广大地区的暴雨、雷暴等灾害性天气过程,因此,关于高原低涡的研究一直得到气象科研工作者的关注。本文首先分析了青藏高原低涡的日变化特征以及低涡移出高原后的活动特征及环流形势,进而通过个例分析重点研究了高原低涡的发展东移机制,并利用动态合成的方法对比了移出型和不移出型低涡的东移演变机理,最后利用数值模式进行了敏感性试验。本研究得到以下结论:
(1)通过对2006年-2008年5-9月青藏高原低涡在各时次生成和消失频率的统计分析,研究了青藏高原低涡活动的日变化特征。高原低涡在12UTC-18UTC的生成频数最高,消失频数最低;在00UTC-06UTC产生频率最低,消失频率很高。分析表明,高原低涡的产生和维持是高层辐散、低层辐合的环流形势和充足的水汽条件相配合的结果,并与降水凝结潜热加热有着密切联系。
(2)通过对2000年-2008年5-9月移出型低涡的统计分析可知,高原低涡移出高原后,东南移向的低涡个数最多,东北移向的次之,保持正东移向的最少。高原低涡移出高原后的移向在一定程度上影响了降水量的空间分布。高原下游地区500hPa位势高度的分布形势、经向风的强弱和方向以及200hPa高空西风急流的位置和水汽输送在一定程度上影响了低涡移出高原后的移动方向。
(3)对2008年6月一个青藏高原低涡个例的诊断分析表明,青藏高原低涡的生成是大尺度环流场和凝结潜热加热共同作用的结果。低涡在高原上活动期间,大气热源对低涡的强度和移动有重要作用。高原低涡在发展东移时,伴随有整层大气热源的加强东移,并且整层大气热源中心偏东于低涡中心的位置,有类似于引导低涡移动的作用。同时,大气热源的空间结构对低涡的强度和移动有重要影响:在低涡的发展阶段,大气热源垂直向分布不均匀起主要作用:在低涡的减弱阶段,500hPa大气热源水平方向的不均匀分布起主要作用。低涡区域水平涡管在500hPa大气热源不均匀加热的作用下发生倾斜,导致低涡附近垂直涡度的分布发生改变,从而影响低涡的强度和移动方向。
感热加热和凝结潜热加热在低涡生成和演变过程中作用的敏感性试验显示,凝结潜热加热对高原低涡生成和发展有重要影响。
(4)多个移出型和不移出型低涡个例动态合成的对比结果显示,两种类型的青藏高原低涡在高原上发展东移的机制是一致的:以凝结潜热加热为主的大气热源的作用最为显著,在发展东移过程中占主导地位,其加热率垂直方向的不均匀分布起主要作用。不移出型低涡在高原上减弱消失主要是由于低涡区域内水汽减少,并且此时低涡中心及其东侧区域的气流辐合减弱,导致凝结潜热加热的作用减小,不利于低涡的发展。移出型低涡移出高原后强度减弱的机制和不移出型低涡在高原上衰减的机制不同,此时大气热源仍然是导致低涡强度减弱的主要因子,但其由发展阶段促进低涡发展转变为抑制低涡发展,这种抑制作用主要是由500hPa大气热源在水平方向上的不均匀分布所导致。