青藏高原暖季移出型低涡发生规律及典型个例发展机制的差异分析

doi:10.11755/j.issn.1006-7639-2024-06-0910

干旱气象 ›› 2024, Vol. 42 ›› Issue (6): 910-921.DOI: 10.11755/j.issn.1006-7639-2024-06-0910

青藏高原暖季移出型低涡发生规律及典型个例发展机制的差异分析

燕若彤¹(), 邓凤东¹, 许东蓓²(), 麦哲宁³

1.陕西省大气探测技术保障中心，陕西西安 710014
2.成都信息工程大学大气科学学院，高原大气与环境四川省重点实验室，四川成都 610225
3.广东省佛冈县气象局，广东佛冈 511699

收稿日期:2024-02-27 修回日期:2024-04-23 出版日期:2024-12-31 发布日期:2025-01-15
通讯作者: 许东蓓（1968—），女，教授，主要从事天气动力学及灾害性天气形成机制研究。E-mail：xdb@cuit.edu.cn。
作者简介:燕若彤（1998—），女，助理工程师，主要从事雷达气象观测与应用和灾害性天气形成机制研究。E-mail：yanrt199804@163.com。
基金资助:
国家自然基金联合基金重点支持项目(U2242202);陕西省大气探测技术保障中心“揭榜挂帅”项目(2023S-1)

Analysis of the occurrence rules of the moving-out vortex over the Qinghai-Xizang Plateau and the differences in the development mechanism of typical cases in warm seasons

YAN Ruotong¹(), DENG Fengdong¹, XU Dongbei²(), MAI Zhening³

1. Shaanxi Provincial Atmospheric Detection Technical Support Center， Xi’an 710014， China
2. College of Atmospheric Sciences， Chengdu University of Information Technology， Plateau Atmosphere and Environment Key Laboratory of Sichuan Province， Chengdu 610225， China
3. Fogang County Meteorological Bureau of Guangdong Province， Fogang 511699， Guangdong， China

Received:2024-02-27 Revised:2024-04-23 Online:2024-12-31 Published:2025-01-15

摘要/Abstract

摘要：

移出高原低涡多引发青藏高原下游地区大范围的暴雨等灾害性天气，针对移出型低涡在移出高原后为何发展或减弱的问题，基于1990—2019年暖季（5—9月）高原低涡数据库、欧洲中期天气预报中心（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts，ECMWF）ERA5再分析资料和热带测雨TRMM（Tropical Rainfall Measuring Mission）卫星反演的3B42降水资料，采用气象统计分析、天气学分析和诊断分析等方法，针对移出型高原低涡的发生规律、环流特征及移出发展型和移出减弱型两类低涡典型个例发展机制的异同进行了探讨。结果表明：近30 a来移出型高原低涡频数呈现弱增多趋势，平均每年有6.5次，其中5月移出型低涡最多。根据初生位置分为西部涡、中部涡和东部涡，西部涡的主要源地集中在狮泉河和改则北部，中部涡主要在申扎北部及沱沱河一带，东部涡源地为杂多与曲麻莱一带，其中东部涡最多且移动路径以偏东为主。200 hPa南亚高压范围较大、强度较强，加强了高层的水平辐散及垂直上升运动；500 hPa西太平洋副热带高压较弱，对低涡移动的阻挡作用减弱，均是促使低涡发展东移的原因。移出型高原低涡分为发展和减弱两种类型。对比分析发现，在低涡东移过程中，移出发展型低涡冷暖平流交汇清晰、锋生作用增强，位涡在水平方向上呈西南—东北带状分布，有东传现象，垂直方向上高空正位涡下传明显；移出减弱型低涡多维持暖心结构，移出高原后低涡逐渐脱离位涡大值区，高空正位涡下传趋于不明显。移出发展型低涡降水出现在低涡中心及其南侧，降水强度较强、范围较大；移出减弱型低涡降水强度较弱、范围较小。

关键词: 移出型高原低涡, 气候特征, 环流特征, 发展机制

Abstract:

Moving out of the Qinghai-Xizang Plateau vortex (QXPV) often causes a wide range of disastrous weather such as heavy rain in the lower reaches of the Qinghai-Xizang Plateau. Aiming at the question of why the moving-out QXPV (MQXPV) develops or weakens after moving out of the Qinghai-Xizang Plateau, based on the QXPV database in warm seasons (from May to September) during 1990-2019, the ERA5 reanalysis data from the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF) and the 3B42 precipitation data retrieved from the Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) satellite, this paper discusses the occurrence rules, circulation characteristics, the differences and similarities of the development mechanisms of the two typical cases of the moving out type and the weakening type by using meteorological statistical analysis, synoptic analysis and diagnostic analysis methods. The results show that in the past 30 years, the frequency of the MQXPV showed a weak increasing trend, with an average of 6.5 times per year, and in May it was the largest. It can be divided into the western vortex, the central vortex and the eastern vortex according to the birth location, the western vortex was mainly concentrated in Shiquan River and the north of Gerze, the central vortex was mainly concentrated in the north of Shenzha and the Tuotuo River, and the eastern vortex was mainly located in Zadoi and Qumalai, among them the eastern vortex occurred most and the moving path was mainly eastward. The 200 hPa south Asian high had a large range and strong intensity, which strengthened the horizontal divergence in the upper layer and vertical ascending motion. The 500 hPa western Pacific subtropical high was weaker, and its blocking effect on the movement of the QXPV was weakened, which resulted in the eastward movement of the QXPV. The MQXPV includes two types: developing and weakening. The comparative analysis shows that during the eastward movement of the QXPV, for the developing vortex, the convergence of cold and warm advection was clear and the frontogenesis enhanced gradually, and the potential vorticity presented a zonal distribution from southwest to northeast in the horizontal direction, with an eastward transmission phenomenon, and in the vertical direction, the upper positive potential vorticity passed down obviously. For the weakening vortex, it maintained a warm heart structure, after moving out of the Qinghai-Xizang Plateau, the weakening vortex gradually separated from the large value region of the potential vorticity, and the upper positive potential vorticity passing downward tended to be less obvious. The precipitation caused by the developing vortex appeared in the center and south side of the vortex, the precipitation intensity was stronger and the range was larger, while the intensity was weaker and the range was smaller of the precipitation caused by the weakening vortex.

Key words: moving-out Qinghai-Xizang Plateau vortex, climatic characteristics, circulation characteristics, development mechanism

中图分类号:

P447

燕若彤, 邓凤东, 许东蓓, 麦哲宁. 青藏高原暖季移出型低涡发生规律及典型个例发展机制的差异分析[J]. 干旱气象, 2024, 42(6): 910-921.

YAN Ruotong, DENG Fengdong, XU Dongbei, MAI Zhening. Analysis of the occurrence rules of the moving-out vortex over the Qinghai-Xizang Plateau and the differences in the development mechanism of typical cases in warm seasons[J]. Journal of Arid Meteorology, 2024, 42(6): 910-921.

图/表 10

图1 1990—2019年暖季（5—9月）移出型高原低涡（MQXPV）频数标准化距平的年际变化（a、c、e、g、i、k）及移出型高原低涡频数的小波功率谱分布（b、d、f、h、j、l）（a、b）5—9月，（c、d）5月，（e、f）6月，（g、h）7月，（i、j）8月，（k、l）9月（黑实线包围区域表示通过95%的置信水平）

Fig.1 The inter-annual variation of the standardized anomaly of the frequency of the moving-out Qinghai-Xizang Plateau vortex (MQXPV) (a, c, e, g, i, k) and the wavelet power spectrum distribution of the frequency of the MQXPV (b, d, f, h, j, l) in warm seasons from 1990 to 2019 (a, b) from May to September, (c, d) May, (e, f) June, (g, h) July, (i, j) August, (k, l) September (The areas enclosed by black solid lines indicate the values passing the 95% confidence level)

图2 1990—2019年暖季（5—9月）移出型高原低涡的源地分布（a）5—9月，（b）5月，（c）6月，（d）7月，（e）8月，（f）9月（绿色实线为青藏高原边界线，下同）

Fig.2 The source distribution of the MQXPV in warm seasons from 1990 to 2019 （a） from May to September，（b） May，（c） June，（d） July，（e） August，（f） September （The green solid line is the boundary line of the Qinghai-Xizang Plateau， the same as below）

图3 1990—2019年暖季200 hPa（a、b）、500 hPa（c、d）移出型高原低涡多发年与少发年的位势高度差值场（a、c）、流场差值场（b、d）

Fig.3 The potential height difference field （a， c） and flow field difference field （b， d） between the more and less years of the MQXPV at 200 hPa （a， b） and 500 hPa （c， d） in warm seasons from 1990 to 2019

图4 移出发展型（a）和移出减弱型（b）低涡的移动路径（黑色虚线）及降水分布（填色，单位：mm）（黑色圆点表示高原低涡位置，下同）

Fig.4 The movement path （black dashed line） and precipitation distribution （the color shaded， Unit： mm） of the development MQXPV （a） and weakening MQXPV （b）（The black dots indicate the location of the Qinghai-Xizang Plateau vortex， the same as below）

图5 2017年7月7日15：00（a）及8日03：00（b）、15：00（c）与9日03：00（d）涡度沿移出发展型低涡中心纬度（a：32.50°N；b：32.25°N；c：32.25°N；d：35.00°N）的经度-高度剖面（单位：10-5s-1）（灰色填色表示地形，下同）

Fig.5 The longitude-height sections of vorticity along the latitude （a， 32.50°N； b， 32.25°N； c， 32.25°N； d， 35.00°N） of the center of the development MQXPV at 15：00 on 7 July （a）， 03：00 on 8 July （b）， 15：00 on 8 July （c）， 03：00 on 9 July （d） 2017 （Unit： 10-5s-1）（The gray shaded represents the terrain， the same as below）

图6 2013年7月20日18：00（a）及21日00：00（b）、06：00（c）、12：00（d）涡度沿移出减弱型低涡中心纬度（a：33.00°N；b：33.00°N；c：33.50°N；d：34.75°N）的经度-高度剖面（单位：10-5s-1）

Fig.6 The longitude-height sections of vorticity along the latitude （a， 33.00°N； b， 33.00°N； c， 33.50°N； d， 34.75°N） of the center of the weakening MQXPV at 18：00 on 20 July （a）， 00：00 on 21 July （b）， 06：00 on 21 July （c）， 12：00 on 21 July （d） 2013 （Unit： 10-5s-1）

图7 2017年7月7日15：00（a）及8日03：00（b）、15：00（c）与9日03：00（d）锋生函数（填色，单位：10-9 K·m-1·s-1）和温度平流（等值线，单位：10-4 K·s-1）沿移出发展型低涡中心纬度（a：32.50°N；b：32.25°N；c：32.25°N；d：35.00°N）的经度-高度剖面

Fig.7 The longitude-height sections of frontogenesis function （the color shaded， Unit： 10-9 K·m-1·s-1） and temperature advection （isolines， Unit： 10-4 K·s-1） along the latitude （a， 32.50°N； b， 32.25°N； c， 32.25°N； d， 35.00°N） of the center of the development MQXPV at 15：00 on 7 July （a）， 03：00 on 8 July （b）， 15：00 on 8 July （c）， 03：00 on 9 July （d） 2017

图8 2013年7月20日18：00（a）及21日00：00（b）、06：00（c）、12：00（d）锋生函数（填色，单位：10-9 K·m-1·s-1）和温度平流（等值线，单位：10-4 K·s-1）沿移出减弱型低涡中心纬度（a：33.00°N；b：33.00°N；c：33.50°N；d：34.75°N）的经度-高度剖面

Fig.8 The longitude-height sections of frontogenesis function （the color shaded， Unit： 10-9 K·m-1·s-1） and temperature advection （isolines， Unit： 10-4 K·s-1） along the latitude （a， 33.00°N； b， 33.00°N； c， 33.50°N； d， 34.75°N） of the center of the weakening MQXPV at 18：00 on 20 July （a）， 00：00 on 21 July （b）， 06：00 on 21 July （c）， 12：00 on 21 July （d） 2013

图9 2017年7月7日15：00（a）及8日03：00（b）、15：00（c）与9日03：00（d）移出发展型低涡活动过程中500 hPa位涡（填色，单位：PVU，1 PVU=10-6 K·m2·s-1·kg-1）、风场（风矢量，单位：m·s-1）空间分布

Fig.9 The spatial distribution of potential vorticity （the color shaded， Unit： PVU， 1 PVU=10-6 K·m2·s-1·kg-1） and wind field （wind vectors，Unit：m·s-1） at 500 hPa during the development MQXPV activity process at 15：00 on 7 July （a）， 03：00 on 8 July （b）， 15：00 on 8 July （c）， 03：00 on 9 July （d） 2017

图10 2017年7月7日15：00（a）及8日03：00（b）、15：00（c）与9日03：00（d）位涡沿移出发展型低涡中心纬度（a：32.50°N；b：32.25°N；c：32.25°N；d：35.00°N）的经度-高度剖面（单位：PVU，1 PVU=10-6 K·m2·s-1·kg-1）

Fig.10 The longitude-height sections of potential vorticity along the latitude （a， 32.50°N； b， 32.25°N； c， 32.25°N； d， 35.00°N） of the center of the development MQXPV at 15：00 on 7 July （a）， 03：00 on 8 July （b）， 15：00 on 8 July （c）， 03：00 on 9 July （d） 2017 （Unit： PVU， 1 PVU=10-6 K·m2·s-1·kg-1）

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青藏高原暖季移出型低涡发生规律及典型个例发展机制的差异分析

Analysis of the occurrence rules of the moving-out vortex over the Qinghai-Xizang Plateau and the differences in the development mechanism of typical cases in warm seasons

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